Научная статья на тему 'Chlorella sphaerica и ее место в системе рода Diplosphaera (Chlorophyta, Trebouxiophyceae)'

Chlorella sphaerica и ее место в системе рода Diplosphaera (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
114
58
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Biosystems Diversity
ESCI
Область наук

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Карбовская В. Н., Костиков И. Ю.

В результате морфологического и молекулярно-генетического анализов автентичного штамма критической в таксономическом отношении зеленой водоросли Chlorella sphaerica Tschermak-Woess установлено ее фенотипическое сходство и филогенетическое родство с видами рода Diplosphaera Bialosuknia и существенное отличие от других видов рода Chlorella Bejerink. Обнаружены новые морфологические особенности (наличие вегетативного деления, способность к образованию диад и пакетов, а также внешних слизистых структур), которые указывают на положение Ch. sphaerica в системе рода Diplosphaera. Результаты анализа некодирующих нуклеотидных последовательностей ITS-1 и ITS-2 кластера ядерных рибосомальных генов подтверждают этот вывод. На основании полученных данных предложена новая номенклатурная комбинация: Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (basionym: Chlorella sphaerica Tschermak-Woess).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHLORELLA SPHAERICA AND ITS POSITION IN THE GENUS DIPLOSPHAERA (CHLOROPHYTA, TREBOUXIOPHYCEAE)

Morophological and molecular genetic analyses of green alga Chlorella sphaerica Tschermak-Woess (authentic strain), which represents the taxonomically critical species, the phenotypic similarity and phylogenetic close relation with the genus Diplosphaera Bialosuknia were found but the significant difference from the genus Chlorella Bejerink was demonstrated. Discovery of new morphological features (presence of vegetative division, the ability to dyads and packages forming, as well as external mucous structures) indicates the position of Ch. sphaerica within the genus Diplosphaera. The analysis of nucleotide sequences of non-coding regions (ITS-1 and ITS-2) of nuclear-encoding ribosomal gene cluster confirms this conclusion. Based on these data the new nomenclature combination is suggested: Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (basionym: Chlorella sphaerica Tschermak-Woess).

Текст научной работы на тему «Chlorella sphaerica и ее место в системе рода Diplosphaera (Chlorophyta, Trebouxiophyceae)»

Вісник Дніпропетровського університету. Біологія. Екологія. - 2012. - Вип. 20, т. 1. - С. 34-42. Visnyk of Dnipropetrovsk University. Biology. Ecology. - 2012. - Vol. 20, N 1. - P. 34-42.

УДК 582.251.62

В. М. Карбовська, І. Ю. Костіков

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка

CHLORELLA SPHAERICA ТА ЇЇ МІСЦЕ У СИСТЕМІ РОДУ DIPLOSPHAERA (CHLOROPHYTA, TREBOUXIOPHYCEAE)

За результатами морфологічного та молекулярно-генетичного аналізів автентичного штаму критичної у таксономічному відношенні зеленої водорості Chlorella sphaerica Tschermak-Woess встановлено її фенотипічну схожість та філогенетичну спорідненість із видами роду Diplosphaera Bialosuknia та суттєву відмінність від інших видів роду Chlorella Bejerink. Виявлено нові морфологічні риси (наявність вегетативного поділу, здатність утворювати діади та пакети, формувати зовнішні слизові структури), які дозволяють розглядати Ch. sphaerica у системі роду Diplosphaera. Результати аналізу некодувальних нуклеотидних послідовностей ITS-1 та ITS-2 кластеру ядерних рибосомаль-них генів підтверджують цей висновок. На підставі отриманих даних запропоновано нову номенклатурну комбінацію: Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (basionym: Chlorella sphaerica Tschermak-Woess).

В. Н. Карбовская, И. Ю. Костиков

Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко

CHLORELLA SPHAERICA И ЕЕ МЕСТО В СИСТЕМЕ РОДА DIPLOSPHAERA (CHLOROPHYTA, TREBOUXIOPHYCEAE)

В результате морфологического и молекулярно-генетического анализов автентичного штамма критической в таксономическом отношении зеленой водоросли Chlorella sphaerica Tschermak-Woess установлено ее фенотипическое сходство и филогенетическое родство с видами рода Diplosphaera Bialosuknia и существенное отличие от других видов рода Chlorella Bejerink. Обнаружены новые морфологические особенности (наличие вегетативного деления, способность к образованию диад и пакетов, а также внешних слизистых структур), которые указывают на положение Ch. sphaerica в системе рода Diplosphaera. Результаты анализа некодирующих нуклеотидных последовательностей ITS-1 и ITS-2 кластера ядерных рибосомальных генов подтверждают этот вывод. На основании полученных данных предложена новая номенклатурная комбинация: Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (basionym: Chlorella sphaerica Tschermak-Woess).

V. M. Karbovska, I. Y. Kostikov

Taras Shevchenko Kyiv National University

CHLORELLA SPHAERICA AND ITS POSITION IN THE GENUS DIPLOSPHAERA (CHLOROPHYTA, TREBOUXIOPHYCEAE)

Morophological and molecular genetic analyses of green alga Chlorella sphaerica Tschermak-Woess (authentic strain), which represents the taxonomically critical species, the phenotypic similarity and phylogenetic close relation with the genus Diplosphaera Bialosuknia were found but the significant difference from the genus Chlorella Bejerink was demonstrated. Discovery of new morphological features (presence of vegetative division, the ability to dyads and packages forming, as well as external mucous structures) indi-

© В. М. Карбовська, І. Ю. Костіков, 2012 34

cates the position of Ch. sphaerica within the genus Diplosphaera. The analysis of nucleotide sequences of non-coding regions (ITS-1 and ITS-2) of nuclear-encoding ribosomal gene cluster confirms this conclusion. Based on these data the new nomenclature combination is suggested: Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (basionym: Chlorella sphaerica Tschermak-Woess).

Вступ

Chlorella sphaerica Tschermak-Woess описана на основі культури, виділеної з лишайника Pseudocyphellaria carpoloma (Delise) Vain., який розвивався на Rhopalostylis sapida Wendl et Drude, у Вав’єрському заповіднику у Новій Зеландії [15]. За оригінальним авторським діагнозом, для цього виду характерні поодинокі позбавлені слизових обгорток сферичні або еліпсоїдні клітини, вкриті тонкою міцною клітинною оболонкою, що містять один чашоподібний або стрічкоподібний хлоропласт із піреної-дом, облямованим крохмальною обгорткою, що складається із двох або більше шкаралупок. Розмноження відбувається за допомогою автоспор, що утворюються по 4, S або і б шляхом сукцесивного поділу протопласта і звільняються внаслідок лізису або роз -риву оболонки спорангію. Розмір клітин складає 3,0-9,5 мкм [15]. Штам, на основі якого виконано опис, депонований у колекції культур Г еттінгенського університету (SAG 11.SS), а його субкультури - у колекціях культур університету штату Техас в Остіні (UTEX 24S5) та альгологічній колекції Київського національного університету ім. Тараса Шевченка (ACKU 533-06).

У 2002 р. при молекулярно-таксономічній обробці роду Planophila Gerneck автентичний штам Ch. sphaerica (SAG і 1.SS) типований за послідовністю ядерного гена 1SS rRNA, а сіквенс депонований в NCBI [9]. При обговоренні результатів молекулярно-філогенетичного аналізу автори статті побіжно відзначили, що за послідовністю гена 1SS rRNA Ch. sphaerica потрапляє в кладу, що включає Stichococcus bacillaris Nag. та види роду Prasiola Ag. При цьому відзначено, що інші секвеновані види роду Chlorella Bejerink розташовуються в інших молекулярних кладах. Як наслідок, належність автентичного штаму Ch. sphaerica до роду Chlorella непрямим чином поставлена під сумнів.

Пізніше, під час з’ясування місця у системі зелених водоростей двох нових видів требуксіофіцієвих водоростей послідовність Ch. sphaerica, депонована в NCBI, залучена до аналізу філогенетичних відносин штамів, які представляли окрему молекулярну кладу, що отримала назву «Stichococcus/Prasiola-clade» [7]. У результаті проведеного аналізу встановлено, що в межах «Stichococcus/Prasiola-clade» Ch. sphaerica потрапляє у субкладу, до якої входить чотири штами роду Stichococcus, з яких один ідентифікований як S. chlorelloides Grintz. et Peterfi, а решта - лише до роду (як Stichococcus sp.) та один штам роду Diplosphaera Bialosuknia - D. ^odatii Bialosuknia. Жодний із видів роду Chlorella (крім Ch. sphaerica) до цієї субклади, а також до «Stichococcus/Prasiola-clade», не потрапив. Автори публікації уникли обговорення питання, чому одноклітинна кокоїдна автоспоротвірна водорість Ch. sphaerica виявилась близько спорідненою з багатоклітинними нитчастими представниками, зокрема, Stichococcus та Diplosphaera. Серед родів «Stichococcus/Prasiola-clade» деяку схожість із Ch. sphaerica демонструвала лише D. chodatii, оскільки, подібно до представників роду Chlorella, види роду Diplosphaera здатні розмножуватися нерухомими спорами.

Тому мета роботи - спроба пошуку відповіді на питання, чи справді результати молекулярно-таксономічних реконструкцій, за якими Ch. sphaerica є близькою до деяких видів роду Diplosphaera, суперечать даним про суттєву фенотипічну відмінність між цими таксонами. Для досягнення мети проведено повторне морфологічне дослід -ження субкультури автентичного штаму Ch. sphaerica та здійснено молекулярно-генетичний аналіз ділянки кластеру ядерних рибосомальних генів ITS1-5,SS-ITS2 для

35

штамів ACKU 533-0б Ch. sphaerica, ACKU S79-09 Diplosphaera mucosa Broady та ACKU SS0-09 Diplosphaera sp.

Матеріал і методи досліджень

Матеріал представляв штам ACKU 533-0б із колекції культур Київського національного університету ім. Тараса Шевченка, який є субкультурою автентичного штаму Ch. sphaerica (SAG і і .SS). Для порівняння використано аутентичний штам ACKU S79-09 Diplosphaera mucosa (SAG 4S.S6) та анотований в NCBI за ядерною послідовністю 2SS rDNA штам SAG 49.S6, ідентифікований як Diplosphaera sp., субкультура якого депонована в ACKU за номером SS0-09. Останній штам морфологічно відповідав ознакам Diplosphaera chodatii, яка є номенклатурним типом роду Diplosphaera.

Водорості вирощували у чашках Петрі на 1,5 % агаризованому середовищі Бол-да з потроєною кількістю азоту 3N BBM [5] на люміностаті при періодичному освітленні з інтенсивністю і S00-3 000 лк та 12/12-годинному чергуванні світлової та темнової фаз за температури 20 ± 3 ОС. Спостереження проводили методом оптичної мікроскопії на мікроскопі PrimoStar (Carl Zeiss, Jena) з обов’язковим використанням імерсійних об’єктивів. Культури вивчали як у фазі логарифмічного росту (вік культури 2-4 тижні), так і в стаціонарній фазі (вік - 3-4 місяці). Результати документували мікрофотографіями, виконаними за допомогою цифрової камери ScopeTek DСM 510, встановленої на мікроскопі та з’єднаної з ПК. Під час спостережень проводили цитохімічні забарвлення матеріалу на наявність слизових структур (і % розчином туші) та додаткове контрастування клітинних покривів (0,1 % розчином метиленового синього з подальшою відмиванням матеріалу дистильованою водою).

Для ампліфікації гена 1SS rDNA та внутрішніх спейсерів, що транскрибуються (ITS і та ITS 2), суспензійну культуру водоростей осаджували центрифугуванням при 5 000 g протягом 10 хв. Тотальну ДНК виділяли за допомогою набору реактивів «DNeasy Plant Mini Kit» (Qiagen, Німеччина), відповідно до протоколу виробника. ПЛР проводили за допомогою суміші High Fidelity PCR Master Mix Plus (USB, США). Встановлювали наступний температурний профіль реакції: 94 ОС - 5 хв., (94 ОС - 30 с, 55 ОС - 30 с, 6s ОС - 2 хв.) - 30 циклів, 6s ос - 10 хв. Для ампліфікації ділянки 1SS rDNA-ITS1-5,SS-ITS2-2SS rDNA використовували специфічний для Chlorophyta прямий праймер Al1500bf (5’-gatgcattcaacgagccta-3’) [10] та зворотний еукаріот-специфічний праймер ITS4 (5’-tcctccgcttattgatatgc-3’) [3]. Візуалізацію продуктів ампліфікації проводили в і % агарозному гелі в ТАЕ буфері. Очищення ДНК із гелю здійснювали за допомогою набору Hlustra GFX PCR DNA and Gel Band Purification Kit (GE Healthcare, США) згідно з протоколом виробника.

Для підвищення якості сіквенсів ампліфіковані продукти були клоновані. Для клонування використовували плазміду pST-Blue-і і штам E. coli NovaBlue (Novagen, США). Рекомбінантну плазмідну ДНК очищали, використовуючи набір реактивів Gene JET Plasmid Miniprep Kit (Fermentas, Литва). Автоматичне секвенування отриманих конструкцій проводили на генетичному аналізаторі ABI PRISM 3730 XL DNA Analyzer компанії Macrogen Inc (Південна Корея) з використанням набору BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems, США).

Первинний порівняльний аналіз отриманих послідовностей з послідовностями бази даних GenBank проводили за допомогою програми NCBI BLAST (www.ncbi.nlm.nih.gov/blast). Редагування хроматограм проводили за допомогою редактора SeqAssem.

Подальший аналіз отриманої послідовності ITS1-5.SS rDNA-ITS2 Ch. sphaerica проводили шляхом її порівняння з вирівняними за допомогою ClustalW (www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalw2/) аналогічними послідовностями Chlorella s. l., депонованими в NCBI, та з отриманими нами послідовностями двох штамів роду Diplosphaera. Послідовності ITS1-5.SS rDNA-ITS2, обрані для аналізу з NCBI, представляли як номенклатурний тип роду Chlorella Bejer. sensu stricto (Chlorella vulgaris, код доступу FM205S32), так і всі роди, виділені з Chlorella sensu lato на підставі молекулярно-філогенетичних даних - ^oroidium ellipsoideum (FM946012), Elliptochloris subsphaerica (FJ648518), Parachlorella kessleri (FR865655).

Як критерій родової приналежності використовували оцінку можливості однозначного вирівнювання некодувальних регіонів відповідно до монофілітичної концепції виду у водоростей Дж. Джонсона та Д. Касаматти [11] з доповненнями

Н. Рибалки зі співавторами [14]. Згідно з цією концепцією, можливість несуперечливо-го вирівнюванння гомологічних варіабельних спейсерів у різних таксонів - ознака належності цих таксонів до одного роду, і навпаки.

Довжина матриці (data set) після вирівнювання без вилучення інделей становила 1 080 позицій, при цьому 683 вирівнювались і могли вважатися гомологічними. Для всієї матриці однозначне вирівнювання досягалось лише у кодувальних регіонах - термінальному фрагменті 1SS rDNA та повній послідовності 5.SS rDNA. У некодувальних регіонах (послідовностях ITS1 та ITS2) сіквенси вирівнювались неоднозначно. Загалом у межах матриці наявні 397 варіабельних сайтів, зосереджені переважно саме в межах ITS1 та ITS2, що дозволяє провести оцінку родової причетності Chlorella sphaerica.

Результати та їх обговорення

Морфологічний аналіз. За результатами морфологічного аналізу у штаму Ch. sphaerica ACKU 533-06 спостерігали всі ознаки, наведені в авторському діагнозі даного виду [15], за винятком незначного відхилення за розмірними характеристиками клітин. Діаметр сферичних клітин становив 2,8-7,9 мкм, довжина та ширина еліпсоїдних клітин - 3,1-7,9 х 2,2-6,5 мкм, відповідно.

Дослідження субкультури автентичного штаму Ch. sphaerica показали, з одного боку, відповідність морфології вегетативних клітин оригінальному діагнозу цього виду [15], з іншого боку - дозволили виявити раніше не відмічені особливості, за якими ACKU 533-06 добре узгоджувався з діагнозом роду Diplosphaera (рис. 1).

Подібно до авторського діагнозу, вегетативні клітини ACKU 533-06 мали сферичну або дещо видовжену (еліпсоїдну та еліпсоїдно-циліндричну) форму, один чашоподібний або стрічкоподібний хлоропласт із піреноїдом, облямованим крохмальною обгорткою, що складається з двох або більше платівок (рис. 1, а); водорость демонструвала здатність до розмноження за допомогою 2 або 4 (рис. 1, в), як виняток - 8 або 16 автоспор (рис. 1, г), що утворювались шляхом сукцесивного поділу протопласту і звільнялись внаслідок як лізису, так і розриву оболонки спорангію. Діаметр клітин, за нашими спостереженнями, становив 2,8-7,9 мкм. Він незначно відрізнявся від наведеного в авторському діагнозі (3,0-9,5 мкм). Ця відмінність може бути пов’язана зі зменшенням варіабельності розмірів клітин унаслідок багаторазових пересівів культури протягом 22 років. Риси, виявлені нами в автентичного штаму Ch. sphaerica, не були відмічені в першоописі даного виду, стосувались репродуктивних особливостей, пов’язаних із наявністю вегетативного поділу та здатністю клітин утворювати слизові структури.

Рис. 1. Морфологічні особливості автентичного штаму Chlorella sphaerica АСКи 533-06:

а - сферичні та еліпсоїдно-циліндричні клітини, б - Diplosphaem-подібні групи клітин, в - спорангії з 2 та 4 автоспорами, г - спорангії з 8 та 16 автоспорами, д, е - вегетативний поділ, ж - колоніальний слиз, з - слизові капсули (д, ж, з - вік культури 2 тижні; а-в, е - 2 місяці; г - 7 місяців)

Найцікавіша особливість Ch. sphaerica - її здатність до розмноження шляхом вегетативного поділу клітин навпіл (рис. 1, д, е). Такий поділ в оригінальному діагнозі не описаний, хоча непрямі свідчення про його наявність присутні в роботі Е. Чермак-Весс на рис. 2р, підписаному як «група поодиноких диктіосом між двома парами диктіосом біля майбутньої септи» [15, fig. 2 р, с. 126]. Як видно з підпису, Чермак-Весс має на увазі не схізогонію (споруляцію), а один із варіантів клітинного поділу - цитотомію, яка здійснюється за типом клітинної платівки - септи, і яка за Н. П. Масюк [1] являє справжній вегетативний поділ. Сама ж картина, наведена на згаданому вище рисунку, відповідає картині цитокінезу Stichococcus sp. у пізній телофазі, наведеній на електронограмах Дж. Пікет-Хіпса [13, fig. 8, 9], з тією лише різницею, що структури, ідентифіковані Е. Чермак-Весс на світлооптичному рівні як диктіосоми, на електронограмах Дж. Пікет-Хіпса представлені як везикули з матеріалом майбутньої септи. Наявність вегетативного поділу у Ch. sphaerica не узгоджується з діагнозом ані роду Chlorella, ані родів, які виділені з Chlorella s. l., зокрема Parachlorella Krieniz et al. та Chloroidum Nadson. Проте наявність вегетативного поділу - характерна ознака роду Diplosphaera [4].

Друга особливість, не відмічена у діагнозі Е. Чермак-Весс, полягає у здатності Ch. sphaerica утворювати слизові структури (рис. 1, ж, з). Утворення слизових структур, аналогічних до Ch. sphaerica, описана для Diplosphaera mucosa при масовій споруляції [6]. У той же час, П. Броаді відзначив, що у культурах, які не перебувають у стані масового спороутворення, слиз не спостерігається. Така сама особливість (здатність культури продукувати слиз або бути повністю його позбавленим) відмічена нами і у Ch. sphaerica. Залежність утворення слизу від фази репродукційного циклу пояснює, чому Е. Чермак-Весс не спостерігала слизу у Ch. sphaerica, незважаючи на застосування нею цитохімічного забарвлення препаратів розчином туші.

У D. mucosa та Ch. sphaerica слиз може утримувати пари дочірніх клітин у дво-або чорирьохклітинних ниткоподібних з’єднаннях, які нагадують малоклітинні нитки Stichococcus chodatii (Bial.) Heer. та ниткоподібні утвори Diplosphaera chodatii (рис. 1, б). У Ch. sphaerica ниткоподібні ланцюжки клітин виявлені вперше, і не наведені в оригінальному описі Чермак-Весс. У D. mucosa та Ch. sphaerica нами також виявлено видовжені Stichococcus-подібні клітини, аналогічні до тих, що наведені на рисунку D. chodatii у В. Вішера [16].

Ch. sphaerica здатна розмножуватися за допомогою автоспор, що, на перший погляд, суттєво різнить її від Diplosphaera chodatii, яка є номенклатурним типом даного роду і, за Х. Еттлом та Г. Гертнером [8], розмножується апланоспорами. Проте, на нашу думку, ця відмінність - лише термінологічна помилка, яка виникла внаслідок використання в описі та у підписах до рисунків Dilosphaera chodatii терміна «апланоспори» у роботі В. Вішера [16]. Під «апланоспорами», згідно з Е. Чермак-Весс [15], розуміють зооспори, які втратили джгутики не виходячи за межі материнської клітини. Проте ніяких свідчень про здатність будь-якого виду Diplosphaera утворювати зооспори немає. Більше того, в оригінальному описі Diplosphaera mucosa репродуктивні клітини, що утворюються у спорангіях, названі автоспорами [6]. Таким чином, наявність автоспор - спільна ознака для D. chodatii, D. mucosa та Ch. sphaerica.

В авторському діагнозі Ch. sphaerica відсутні будь-які відомості про здатність цього виду утворювати діади та пакети. Натомість така здатність вважається однією з найяскравіших ознак роду Diplosphaera. Проте, за нашими даними, автентичний штам Ch. sphaerica утворює як діади, так і пакети. При цьому утворення діад може бути наслідком вегетативного поділу або затримки двох автоспор у спорангії, утворення пакетів -

39

лише наслідком затримки виходу автоспор. В останньому випадку на походження діад та пакетів вказують як прямі спостереження, так і наявність у культурі сумкоподібних залишків оболонок спорангіїв. Сумкоподібні залишки оболонок спорангії відмічені також

B. Вішером ^б] у D. chodatii, і нами - у автентичного штаму D. mucosa.

Піреноїд у Ch. sphaerica, за авторським діагнозом, наявний, має обгортку із двох або декількох крохмальних платівок. Протее, за нашими спостереженнями, піреноїд у Ch. sphaerica у більшості випадків помітний погано, оскільки розвинена крохмальна обкладка, представлена переважно декількома гранулами, спостерігається зрідка та лише в культурах, вік яких не перевищує трьох місяців. Піреноїд із погано помітною обкладкою з декількох крохмальних гранул наводиться також для D. mucosa [б], що збігається з результатами наших спостережень автентичного штаму даного виду. У D. chodatii, за даними В. Вішера ^б], піреноїд голий і тому майже непомітний.

За авторським діагнозом, Ch. sphaerica має переважно сферичні клітини; клітини еліпсоїдної форми зустрічаються зрідка. За нашими спостереженнями, форма клітин -ознака, що залежить від віку культури: у молодих культурах (до 2 тижнів) переважають еліпсоїдні клітини, у старіших - сферичні.

Таким чином, за результатами порівняльно-морфологічного аналізу автентичний штам Ch. sphaerica виявився морфологічно подібним, хоча і не ідентичним, до обох відомих видів роду Diplosphaera (D. chodatii та D. mucosa), і суттєво відмінним від роду Chlorella та морфологічно близьких до останнього Parachlorella та Chloroidium.

Молекулярно-генетичний аналіз. Часткові сіквенси Ch. sphaerica та D. mucosa подібні (хоча не ідентичні). Послідовність ITSi-5.SS rDNA -ITS2 у Ch. sphaerica найбільшою мірою схожа з Diplosphaera mucosa (9S,S %) та Diplosphaera sp. (9S,6 %). Схожість цієї послідовності з Ch. vulgaris, C. ellipsoideum, E. subsphaerica та P. kessleri становила S3,i, 7б,б, 74,4 та 73,3 % відповідно. Таким чином, за молекулярними даними D. chodatii, D. mucosa та Ch. sphaerica - близько споріднені таксони.

За результатами вирівнювання некодувальних послідовностей вибірка поділилась на дві групи (рис. 2). У першій однозначно вирівнювались некодувальні послідовності ITS і та ITS2 у Ch. sphaerica, D. mucosa та Diplosphaera sp. У другій групі умовно успішне вирівнювання некодувальних послідовностей спостерігалось для Ch. vulgaris,

C. ellipsoideum, E. subsphaerica та P. kessleri.

Рис. 2. Фрагменти вирівняних послідовностей ITS1-5.8S rDNA -ITS2 Ch. sphaerica, D. mucosa, Diplosphaera sp., Ch. vulgaris, Ci. ellipsoideum, E. subsphaerica та P. kessleri, за якими вибірка поділяється на дві групи

Недостатня кількість сіквенсів послідовності ITSi-5.SSrDNA-ITS2 кластеру ри-босомальних генів серед таксонів, близько споріднених із даним видом, не дозволяє наразі реконструювати філогенетичні відносини в межах цієї групи за допомогою звичайних методів молекулярно-філогенетичного аналізу. Проте порівняльний аналіз результатів вирівнювання некодувальних регіонів однозначно свідчить про належність Ch. sphaerica до роду Diplosphaera та неправомірність включення її до роду Chlorella (як у вузькому, так і в широкому розумінні останнього).

Цей висновок узгоджується з даними, наведеними на опублікованих молекулярно-філогенетичних дендрограмах філогенетичних відносин інших требуксієфіцієвих водоростей, побудованих за послідовністю 1SS rDNA, де до матриці включені D. chodatii та Ch. sphaerica [2; 7; 12]. На жодній із таких дендрограм Ch. sphaerica не потрапила до дрібних клад, які містять представників роду Chlorella або виділені з цього роду Chlorella-подібні водорості.

З іншого боку, дані про молекулярно-генетичну схожість представників роду Diplosphaera та Ch. sphaerica добре узгоджуються з результатами наших морфологічних спостережень, які доповнюють оригінальний діагноз даного виду: наявність вегетативного поділу, здатність утворювати клітинні комплекси (діади та пакети) та зовнішні слизові структури.

Таким чином, за наявністю у субкультури автентичного штаму Ch. sphaerica морфологічних ознак, притаманних роду Diplosphaera, та молекулярно-генетичної схожості цих таксонів, Ch. sphaerica має бути вилучена з системи роду Chlorella та перенесена до роду Diplosphaera Bialosuknia шляхом створення нової номенклатурної комбінації: Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (basionym: Chlorella sphaerica Tschermak-Woess 19SS, Pl. Syst. Evol. 159, p. 13б, figs. 1-3).

Висновки

На підставі морфологічного та порівняльного молекулярно-генетичного аналізів установлено, що Chlorella sphaerica Tschermak-Woess має бути вилучена із системи роду Chlorella та перенесена до роду Diplosphaera, як Diplosphaera sphaerica (Tschermak-Woess) Karbovska et Kostikov, comb. nova (= Chlorella sphaerica Tschermak-Woess).

Бібліографічні посилання

1. Масюк Н. П. Эволюционные аспекты морфологии эукариотических водорослей. - К. : Наук. думка, 1993. - 25б с.

2. A new aerial alga Stichococcus ampulliformis sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) from Japan I S. Handa, M. Nakahara, H. Tsubota et al. II Phycological Research. - 2003. - Vol. 51. - P. 203-210.

3. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics I T. J. White, T. Bruns, S. Lee, J. Taylor II PCR protocols: A guide to methods and applications I Ed. M. A. Innis,

D. H. Geifand, J. J. Snisky, T. J. White. - San Diego (CA), 1990. - P. 315-322.

4. Bialisuknia W. Diplosphaera chodati Bial. II Bull. de la Soc. bot. de Geneve. - 1909. - II, serie I. -i03 p.

5. Bischoff H. W. Some soil algae from Enchanted Rock and related algal species I H. W. Bischoff, H. C. Bold II Phycol. Stud. 4, Univ. Texas Publ. - і963. - N б31S. - P. 1-95.

6. Broady P. A. New records of chlorophycean microalgae cultured from Antarctic terrestrial habitats II Nova Hedwigia. - Ш2. - Vol. 3б. - P. 445-4S4.

7. Ellias M. Pseudomarvania, gen. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae), a new genus for “budding” subaerial green algae Marvania aerophytica Neustupa et Sejnohova and Stichococcus ampulliformis Handa I M. Ellias, J. Neustupa II Fottea. - 2009. - Vol. 9, N 2. - P. 169-і77.

8. Ettl H. Syllabus der Boden-, Luft und Flechtenalgen / H. Ettl, G. Gartner. - Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, Jena, Germany, 1995. - 721 p.

9. Friedl T. Phylogenetic relationships of green algae assigned to the genus Planophila / T. Friedl,

C. J. OKelly // Eur. J. Phycol. - 2002. - Vol. 37. - P. 373-384.

10. Identification of photobionts from the lichen family Physciaceae using algal-specific ITS rDNA sequencing / G. Helms, T. Friedl, G. Rambold, H. Mayehofer // The Lichenologist. - 2001. - Vol. 33. -P. 73-86.

11. Johansen J. R. Recognizing cyanobacterial diversity through adoption of a new species paradigm / J. R. Johansen, D. A. Casamatta // Algol. Stud. - 2005. - Vol. 116. - P. 71-93.

12. Neustupa J. A taxonomic study of two Stichococcus species (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) with a starch-enveloped pyrenoid / J. Nustupa, M. Elias, L. Segnohova // Nova Hedwigia. - 2007. -Vol. 84, N 1-2. - P. 51-63.

13. Pickett-Heaps J. Cell division in Stichococcus // European Journal of Phycology. - 1974. - Vol. 9, N 1. - P. 63-73.

14. Testing for endemism, genotypic diversity and species concepts in Antarctic terrestrial microalgae of the Tribonemataceae (Stramenopiles, Xanthophyceae) / N. Rybalka, R. A. Andersen, I. Kostikov et al. // Environmental Microbiology. - 2009. - Vol. 11, N 3. - P. 554-565.

15. Tschermak-Woess E. New and known taxa of Chlorella (Chlorophyceae): Occurrence as lichen phycobionts and observations on living dictyosomes // P1ant Systematics and Evolution. - 1988. -Vol. 159. - P. 123-139.

16. Vischer W. Reproduktion und systematische Stellung einiger Rinden- und Bodenalgen // Schweiz. Zeitschr. Hydrol. - 1960. - Vol. 22, N 1. - Р. 330-349.

Надійшла до редколегії 06.03.2012

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.