WikiDer > Синехококк

Synechococcus

Синехококк
Synechococcus PCC 7002 DIC.jpg
Синехококк Клетки PCC 7002 в ДВС-микроскопии
Научная классификация е
Домен:Бактерии
Тип:Цианобактерии
Учебный класс:Cyanophyceae
Заказ:Synechococcales
Семья:Synechococcaceae
Род:Синехококк
Нэгели, 1849
Разновидность

См. Текст

Просвечивающая электронная микрофотография, показывающая вид цианобактерий Синехококк. В карбоксисомы выглядят как многогранные темные структуры.

Синехококк (от греч. синехос, последовательно и греческий коккос, гранула) является одноклеточным цианобактерии это очень распространено в морская среда. Его размер варьируется от 0,8 до 1,5.мкм. В фотосинтетический кокковидные клетки преимущественно находятся в хорошо освещенных поверхностные воды где его может быть очень много (обычно от 1000 до 200000 клеток на мл). Много пресная вода виды Синехококк также были описаны.

В геном из S. elongatus штамм PCC7002 имеет размер 3,008,047 бп, тогда как океанический штамм WH8102 имеет размер генома 2,4 Мбит / с.[1][2][3][нужна цитата]

Вступление

Синехококк является одним из важнейших компонентов прокариотический автотрофный пикопланктон в умеренный к тропический океаны. Впервые род был описан в 1979 г.[4][5] и первоначально был определен как включающий «небольшие одноклеточные цианобактерии с яйцевидными или цилиндрическими клетками, которые воспроизводятся путем двойного поперечного деления в одной плоскости и не имеют оболочки».[6] Это определение рода Синехококк содержали организмы со значительным генетическим разнообразием и позже были подразделены на подгруппы в зависимости от наличия дополнительного пигмента. фикоэритрин. Морские формы Синехококк представляют собой кокковидные клетки размером от 0,6 до 1,6 мкм. Они есть Грамотрицательный клетки с высокоструктурированными клеточными стенками, которые могут содержать выступы на своей поверхности.[7] Электронная микроскопия часто выявляет наличие фосфатных включений, гликоген гранулы и, что более важно, высокоструктурированные карбоксисомы.

Известно, что клетки подвижный скользящим методом[8] и новый нехарактерный нефотактический метод плавания[9] это не связано с движением жгутиков. Хотя некоторые цианобактерии способны фотогетеротрофный или даже хемогетеротрофный рост, все морское Синехококк штаммы оказываются облигатными фотоавтотрофами[10] которые способны удовлетворить свои потребности в азоте с использованием нитрата, аммиака или в некоторых случаях мочевина как единственный источник азота. морской Синехококк Традиционно считается, что виды не фиксируют азот.

В последнее десятилетие появилось несколько разновидностей Synechococcus elongatus были произведены в лабораторных условиях и содержат наиболее быстрорастущие на сегодняшний день цианобактерии, Synechococcus elongatus ЮТЕКС 2973. S. elongatus UTEX 2973 является мутантным гибридом от UTEX 625 и наиболее близок к S. elongatus PCC 7942 с 99,8% сходства[11] (Yu et al, 2015). У него самое короткое время удвоения: «1,9 часа в среде BG11 при 41 ° C и непрерывном белом свете 500 мкмоль · м − 2 · с − 1 с 3% CO2».[12] (Racharaks et al, 2019).

Пигменты

Основной фотосинтетический пигмент в Синехококк является хлорофилл а, а его основные вспомогательные пигменты фикобилипротеин.[5] Четыре общепризнанных фикобилины находятся фикоцианин, аллофикоцианин, аллофикоцианин B и фикоэритрин.[13] Кроме того Синехококк также содержит зеаксантин но диагностический пигмент для этого организма неизвестен. Зеаксантин также содержится в Прохлорококк, красные водоросли и как второстепенный пигмент в некоторых хлорофиты и эустигматофиты. Точно так же фикоэритрин также содержится в родофиты и немного криптомонады.[10]

Филогения

Филогенетический описание Синехококк трудно. Изоляты морфологически очень похожи, но демонстрируют Содержание G + C от 39 до 71%,[10] иллюстрирующие большое генетическое разнообразие этого временного таксона. Первоначально были предприняты попытки разделить группу на три подкластера, каждый с определенным диапазоном геномного содержания G + C.[14] Однако наблюдение, что отдельные изоляторы открытого океана почти охватывают весь спектр G + C, указывает на то, что Синехококк состоит как минимум из нескольких видов. Руководство Берджи (Хердман и другие. 2001) теперь разделяет Синехококк на пять кластеров (эквивалентных родам) на основе морфологии, физиологии и генетических признаков.

Кластер 1 включает относительно крупные (1–1,5 мкм) неподвижные облигатные фотоавтотрофы, которые обладают низкой солеустойчивостью. Эталонными штаммами для этого кластера являются PCC6301 (ранее Anacycstis nidulans) и PCC6312, которые были выделены из пресной воды в Техас и Калифорния, соответственно.[6] Кластер 2 также отличается низкой солеустойчивостью. Клетки облигатные фотоавтротрофы, лишены фикоэритрина и теплолюбивы. Эталонный штамм PCC6715 был выделен из горячего источника в г. Йеллоустонский Национальный Парк.[15] Кластер 3 включает морские растения без фикоэритрина. Синехококк виды, которые эвригалин, т.е.способны к росту как в морской, так и в пресноводной среде. Несколько штаммов, включая эталонный штамм PCC7003, являются факультативными гетеротрофами и требуют витамин B12 для роста. Кластер 4 содержит единственный изолят, PCC7335. Этот штамм облигатно-морской.[16] Этот штамм содержит фикоэртрин и был впервые выделен из приливная зона в Пуэрто-Пеньяско, Мексика.[6] Последний кластер содержит то, что ранее называлось «морскими кластерами A и B». Синехококк. Эти клетки действительно морские и изолированы как от побережья, так и от открытого океана. Все штаммы являются облигатными фотоаврофами и имеют диаметр около 0,6–1,7 мкм. Однако этот кластер подразделяется на популяцию, которая либо содержит (кластер 5.1), либо не содержит (кластер 5.2) фикоэритрин. Эталонными штаммами являются WH8103 для штаммов, содержащих фикоэритрин, и WH5701 для тех штаммов, в которых отсутствует этот пигмент.[17]

Совсем недавно Барсук и другие. (2002) предложили разделить цианобактерии на α- и β-подкластеры в зависимости от типа rbcL (большая субъединица рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа) найдены в этих организмах.[18] Было определено, что α-цианобактерии содержат форму IA, а β-цианобактерии содержат форму IB этого гена. В поддержку этого подразделения Badger и другие. проанализировать филогению карбоксисомных белков, которые, по-видимому, подтверждают это деление. Кроме того, два конкретных бикарбонатный транспорт системы, по-видимому, обнаруживаются только у α-цианобактерий, в которых отсутствуют карбоксисомальные углекислые ангидразы.

Полный филогенетическое дерево последовательностей 16S рРНК Синехококк выявлено не менее 12 групп, морфологически соответствующих Синехококк, но они не произошли от общего предка. Более того, на основе молекулярного датирования было установлено, что первые Синехококк родословная появилась 3 миллиарда лет назад в термальных источниках с последующим облучением морской и пресноводной среды.[19]

Экология и распространение

Синехококк наблюдается при концентрациях от нескольких клеток до 106 клеток на мл практически во всех регионах океанического эвфотическая зона кроме образцов из Мак-Мердо Саунд и Шельфовый ледник Росс в Антарктида.[10] Клеток, как правило, гораздо больше в богатой питательными веществами среде, чем в олиготрофном океане, и они предпочитают верхнюю, хорошо освещенную часть эвфотической зоны.[20] Синехококк также наблюдалась высокая численность в средах с низкой соленостью и / или низкими температурами. Обычно его намного меньше Прохлорококк во всех средах, где они встречаются вместе. Исключением из этого правила являются области постоянно обогащенных питательных веществ, таких как апвеллинг области и прибрежные водоразделы.[20] В районах океанов, истощенных питательными веществами, например в центральных круговоротах, Синехококк очевидно, всегда присутствует, хотя и только в низких концентрациях, от нескольких до 4 × 10 3 клеток на мл.[21][22][23][24][25] Вертикально Синехококк обычно относительно справедливо распределяется по смешанный слой и проявляет склонность к более светлым областям. Ниже смешанного слоя концентрация клеток быстро снижается. Вертикальные профили сильно зависят от гидрологических условий и могут сильно изменяться как сезонно, так и пространственно. Общий, Синехококк изобилие часто совпадает с Прохлорококк в столб воды. В Тихом океане с высоким содержанием питательных веществ, с низким содержанием хлорофилла зоне и в открытых морях умеренного климата, где недавно была установлена ​​стратификация, оба профиля параллельны друг другу и демонстрируют максимумы численности около подповерхностного максимума хлорофилла.[21][22][26]

Факторы, контролирующие обилие Синехококк до сих пор остаются плохо изученными, особенно с учетом того, что даже в самых бедных питательными веществами регионах центральные круговороты, где количество клеток часто очень низкое, темпы роста популяции часто высоки и не сильно ограничены.[20] Такие факторы, как выпас скота, вирусная смертность, генетическая изменчивость, световая адаптация и температура, а также питательные вещества, безусловно, задействованы, но их еще предстоит изучить в тщательном и глобальном масштабе. Несмотря на неопределенности, вероятно, существует связь между концентрациями азота в окружающей среде и Синехококк избыток,[20][23] с обратной связью с Прохлорококк[24] в верхнем эвфотическая зона, где свет не ограничивает. Одна среда, где Синехококк Особенно хорошо растет прибрежные шлейфы крупных рек.[27][28][29][30] Такой перья прибрежные богатые питательными веществами, такими как нитраты и фосфаты, которые фитопланктон цветет. Высокая урожайность в прибрежной реке перья часто ассоциируется с большой популяцией Синехококк и повышенная форма IA (цианобактерии) rbcL мРНК.

Прохлорококк считается как минимум в 100 раз более многочисленным, чем Синехококк в теплых олиготрофных водах.[20] Таким образом, предполагая средние концентрации углерода в клетках, было подсчитано, что Прохлорококк составляет как минимум в 22 раза больше углерода в этих водах, поэтому может иметь гораздо большее значение для глобальной цикл углерода чем Синехококк.

Разновидность

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Б. Паленик; Б. Брахамша; Ф. В. Лаример; М. Земля; Л. Хаузер; П. Цепь; Дж. Ламердин; W. Regala; Э. Э. Аллен; Дж. Маккаррен; И. Паулсен; А. Дюфрен; Ф. Партенский; Э. А. Уэбб и Дж. Уотербери (2003). «Геном подвижного морского синехококка». Природа. 424 (6952): 1037–1042. Bibcode:2003Натура.424.1037П. Дои:10.1038 / природа01943. PMID 12917641.
  2. ^ X. Chen & W. R. Widger (1993). "Физическая карта генома одноклеточной цианобактерии Synechococcus sp. Штамм PCC 7002". Журнал бактериологии. 175 (16): 5106–5116. Дои:10.1128 / jb.175.16.5106-5116.1993. ЧВК 204977. PMID 8349551.
  3. ^ «Synechococcus sp. PCC 7002, полный геном». 2013-12-11. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  4. ^ П. У. Джонсон и Дж. М. Зиберт (1979). «Хроококковые цианобактерии в море: повсеместная и разнообразная фототрофная биомасса». Лимнология и океанография. 24 (5): 928–935. Bibcode:1979LimOc..24..928J. Дои:10.4319 / lo.1979.24.5.0928.
  5. ^ а б Дж. Б. Уотербери; С. В. Уотсон; Р. Р. Л. Гийяр и Л. Э. Бранд (1979). «Широкое распространение одноклеточной морской планктонной цианобактерии». Природа. 277 (5694): 293–294. Bibcode:1979Натура 277..293Вт. Дои:10.1038 / 277293a0.
  6. ^ а б c Р. Риппка; Ж. Деруэльес; Дж. Б. Уотербери; М. Хердман и Р. Ю. Станье (1979). «Родовые назначения, истории штаммов и свойства чистых культур цианобактерий». Общество общей микробиологии. 111: 1–61. Дои:10.1099/00221287-111-1-1.
  7. ^ Ф. О. Перкинс; Л. В. Хаас; Д. Э. Филлипс и К. Л. Уэбб (1981). «Ультраструктура морской Синехококк обладание позвоночником ". Канадский журнал микробиологии. 27 (3): 318–329. Дои:10.1139 / м81-049. PMID 6786719.
  8. ^ Р. В. Кастенхольц (1982). «Подвижность и налоги». В Н. Г. Карре; Б. А. Уиттон (ред.). Биология цианобактерий. Калифорнийский университет Press, Беркли и Лос-Анджелес. С. 413–439. ISBN 978-0-520-04717-4.
  9. ^ Дж. Б. Уотербери; Дж. М. Уилли; Д. Г. Фрэнкс; Ф. В. Валуа и С. В. Уотсон (1985). «Цианобактерия, способная плавать». Наука. 230 (4721): 74–76. Bibcode:1985Научный ... 230 ... 74 Вт. Дои:10.1126 / science.230.4721.74. PMID 17817167.
  10. ^ а б c d Дж. Б. Уотербери; С. В. Уотсон; Ф. В. Валуа и Д. Г. Фрэнкс (1986b). «Биологическая и экологическая характеристика морских одноклеточных цианобактерий. Синехококк". Канадский бюллетень рыболовства и водных наук. 214: 71–120.
  11. ^ Ю, Цзинцзе; Либертон, Мишель; Клифтен, Пол Ф .; Голова, Ричард Д .; Джейкобс, Джон М .; Смит, Ричард Д .; Коппенаал, Дэвид В .; Брэнд, Джерри Дж .; Пакраси, Химадри Б. (2015). «Synechococcus elongatus UTEX 2973, быстрорастущее цианобактериальное шасси для биосинтеза с использованием света и CO2». Научные отчеты. 5 (1): 8132. Bibcode:2015НатСР ... 5E8132Y. Дои:10.1038 / srep08132. ISSN 2045-2322. ЧВК 5389031. PMID 25633131.
  12. ^ Рачаракс, Ратаначат; Печча, Иордания (2019). «Криоконсервация Synechococcus elongatus UTEX 2973». Журнал прикладной психологии. 31 (4): 2267–2276. Дои:10.1007 / s10811-018-1714-9. ISSN 0921-8971.
  13. ^ Р. И. Станье и Г. Коэн-Базир (1977). «Фототрофные прокариоты: цианобактерии». Ежегодный обзор микробиологии. 31: 255–274. Дои:10.1146 / annurev.mi.31.100177.001301. PMID 410354.
  14. ^ Р. Риппка и Г. Коэн-Базир (1983). "Cyanobacteriales: законный порядок, основанный на типовых штаммах Cyanobacterium stanieri?". Анналы микробиологии. 134B: 21–36.
  15. ^ Д. Л. Дайер и Р. Д. Гаффорд (1961). «Некоторые характеристики теплолюбивой сине-зеленой водоросли». Наука. 134 (3479): 616–617. Bibcode:1961Научный ... 134..616D. Дои:10.1126 / science.134.3479.616. PMID 13725365.
  16. ^ Дж. Б. Уотербери и Р. Ю. Станьер (1981). «Изоляция и рост цианобактерий из морской и гиперсоленой среды». В Старре; Stulp; Truper; Balows & Schleeper (ред.). Прокариоты: справочник по средам обитания, изоляции и идентификации бактерий, Том 1. Springer-Verlag, Берлин. С. 221–223. ISBN 978-0-387-08871-6.
  17. ^ Дж. Б. Уотербери и Дж. М. Уилли (1988). Выделение и рост морских планктонных цианобактерий. Методы в энзимологии. 167. С. 100–105. Дои:10.1016/0076-6879(88)67009-1. ISBN 978-0-12-182068-8.
  18. ^ М. Р. Бэджер; Д. Хэнсон и Г. Д. Прайс (2002). «Эволюция и разнообразие СО2 концентрирующий механизм у цианобактерий ». Функциональная биология растений. 29 (3): 161–175. Дои:10.1071 / PP01213.
  19. ^ Дворжак, Петр; Casamatta, Dale A .; Поуличкова, Алоизия; Гашлер, Петр; Ондржей, Владан; Санжес, Ремо (2014-11-01). «Synechococcus: 3 миллиарда лет глобального господства». Молекулярная экология. 23 (22): 5538–5551. Дои:10.1111 / mec.12948. ISSN 1365–294X. PMID 25283338.
  20. ^ а б c d е Ф. Партенский, Ж. Бланшо, Д. Вауло (1999a). «Дифференциальное распространение и экология Prochlorococcus и Synechococcus в океанических водах: обзор». В Шарпи Л., Ларкум AWD (ред.). Морские цианобактерии. нет. NS 19. Bulletin de l'Institut Oceanographique Monaco, Vol NS 19. Океанографический музей, Монако. С. 457–475.
  21. ^ а б В. К. В. Ли (1995). «Состав ультрафитопланктона в центральной части Северной Атлантики» (PDF). Серия "Прогресс морской экологии". 122: 1–8. Bibcode:1995МЭПС..122 .... 1л. Дои:10.3354 / meps122001.
  22. ^ а б Р. Дж. Олсон; С. В. Чизхолм; Э. Р. Зеттлер и Э. В. Армбраст (1990b). «Размер пигмента и распространение Synechococcus в Северной Атлантике и Тихом океане». Лимнология и океанография. 35: 45–58. Дои:10.4319 / lo.1990.35.1.0045.
  23. ^ а б Дж. Бланшо; М. Родье и А. ЛеБутейлер (1992). «Влияние явления Южного колебания Эль-Ниньо на распределение и численность фитопланктона в западной части Тихого океана вдоль 165 ° в.д.» (аннотация страница). J. Plank. Res. 14 (1): 137–156. Дои:10.1093 / планкт / 14.1.137.
  24. ^ а б Л. Кэмпбелл и Д. Воулот (1993). «Структура сообщества фотосинтетического пикопланктона в стабтропической северной части Тихого океана на новых Гавайях (станция ALOHA)». Глубоководные исследования, часть I. 40 (10): 2043–2060. Bibcode:1993DSRI ... 40.2043C. Дои:10.1016/0967-0637(93)90044-4.
  25. ^ Дж. Бланшо и М. Родье (1996). "Численность и биомасса пикофитопланктона в западной тропической части Тихого океана в течение года Эль-Ниньо 1992: результаты проточной цитометрии". Глубоководные исследования, часть I. 43 (6): 877–895. Дои:10.1016 / 0967-0637 (96) 00026-X.
  26. ^ М. Р. Ландри; Дж. Кирштейн и Дж. Константину (1996). «Численность и распределение популяций пикопланктона в центральной экваториальной части Тихого океана от 12 ° до 12 ° южной широты, 140 ° западной долготы». Глубоководные исследования, часть II. 43 (4–6): 871–890. Bibcode:1996DSRII..43..871L. Дои:10.1016/0967-0645(96)00018-5.
  27. ^ Дж. Х. Пол; Б. Ваврик и А. Альфрейдер (2000). «Микро- и макроразнообразие в rbcL последовательности в окружающих популяциях фитопланктона юго-восточной части Мексиканского залива " (PDF). Серия "Прогресс морской экологии". 198: 9–18. Bibcode:2000MEPS..198 .... 9P. Дои:10,3354 / MEPS198009.
  28. ^ Б. Ваврик; Д. Джон; М. Грей; Д. А. Бронк и Дж. Х. Пол (2004). «Предпочтительное поглощение аммония в присутствии повышенных концентраций нитратов фитопланктоном на шельфе Миссисипи». Экология водных микробов. 35: 185–196. Дои:10.3354 / ame035185.
  29. ^ Б. Ваврик и Дж. Х. Пол (2004). «Структура сообщества фитопланктона и продуктивность вдоль оси плюма Миссисипи». Экология водных микробов. 35: 175–184. Дои:10.3354 / ame035185.
  30. ^ Б. Ваврик; Дж. Х. Пол; Л. Кэмпбелл; Д. Гриффин; Л. Хушен; А. Фуэнтес-Ортега и Ф. Мюллер-Каргер (2003). «Вертикальная структура сообщества фитопланктона, связанная с прибрежным плюмом в Мексиканском заливе» (PDF). Серия "Прогресс морской экологии". 251: 87–101. Bibcode:2003MEPS..251 ... 87 Вт. Дои:10.3354 / meps251087.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка