Воздействие температуры на рост двух видов Pseudo-nitzschia H. Peragallo (Bacillariophyta) в лабораторных культурах, изолированных из Японского моря
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Аннотация
Диатомовые водоросли рода Pseudo-nitzschia H. Peragallo, 1900, продуцирующие нейротоксичную домоевую кислоту, нередко интенсивно размножаются в дальневосточных морях России, что вызывает цветения воды. Температура известна как важный фактор, влияющий на развитие диатомей, однако его воздействие на рост этой группы микроводорослей из Японского моря исследовано недостаточно. Изучены особенности роста в лабораторной культуре двух видов диатомей — Pseudo-nitzschia fraudulenta (Cleve) Hasle, 1993 и Pseudo-nitzschia hasleana Lundholm, 2012 — в диапазоне температуры от +5 до +20 °C. Методом прямого подсчёта в камере Нажотта оценены плотность клеток, темпы роста и время генерации. Установлено, что максимальная средняя плотность клеток P. fraudulenta достигала 2,2 × 105 кл.·л−1 на 16-е сутки опыта при +18 °C. Для этого вида при +18 °C темпы роста (0,11–0,16 дел.·сут−1) оставались относительно высокими, а время генерации (4,4–6,7 сут) — относительно низким в течение большей части эксперимента. Максимальная средняя плотность клеток P. hasleana, 5 × 105 кл.·л−1, отмечена на 16-е сутки опыта при +17 °C. Для этого вида высокие темпы роста (0,2–0,92 дел.·сут−1) и низкое время генерации (0,8–3,6 сут) зарегистрированы при +17 °C с 2-х по 10-е сутки эксперимента. Средняя плотность клеток P. fraudulenta при +18 °C оказалась статистически достоверно выше, чем при других изученных значениях температуры (тест Тьюки, p < 0,05) на протяжении всего опыта. Средняя плотность клеток P. hasleana при +17 °C была статистически значимо выше (тест Тьюки, p < 0,05) таковой при других температурах на 8–12-е сутки эксперимента. Установлено, что при выращивании клонов P. fraudulenta при +10, +16 и +18 °C и клонов P. hasleana при +14, +17 и +20 °C клетки оставались в жизнеспособном состоянии и продолжали делиться. При понижении температуры культивирования P. fraudulenta и P. hasleana до +5 и +7 °C соответственно деление резко замедлялось, а плотность клеток была статистически значимо ниже, чем при более высокой температуре (тест Тьюки, p < 0,05). Установлены диапазоны толерантной температуры при выращивании диатомей — от +10 до +18 °C для P. fraudulenta и от +14 до +17 °C для P. hasleana. Выявленные нижние границы температурных условий для культивирования двух видов (+10 и +14 °С) согласуются с параметрами температуры воды в природной среде, при которых отмечены цветения P. fraudulenta (+6…+16 °C) и P. hasleana (+10…+16 °C). Показаны широкие адаптивные возможности изученных видов по отношению к температуре.
Авторы
Библиографические ссылки
Заика В. Е. Удельная продукция водных беспозвоночных. Киев : Наукова думка, 1972. 147 с. [Zaika V. E. Specific Production of Aquatic Invertebrates. Kyiv : Naukova dumka, 1972, 147 p. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/1127
Клочкова В. С., Лелеков А. С. Исследование влияния температуры на удельную скорость роста культуры Arthrospira platensis // Труды Карадагской научной станции имени Т. И. Вяземского – природного заповедника РАН. 2022. № 1 (21). С. 40–50. [Klochkova V. S., Lelekov A. S. Study of the temperature effect on the specific growth rate of Arthrospira platensis culture. Trudy Karadagskoi nauchnoi stantsii imeni T. I. Vyazemskogo – prirodnogo zapovednika RAN, 2022, no. 1 (21), pp. 40–50. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/eco.2022.21.05
Кузьмин Д. В. Разработка платформы по получению биологически активных соединений из фотосинтезирующих микроорганизмов : автореф. дис. … д-ра биол. наук : 1.5.6 / Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии. Долгопрудный, 2025. 47 с. [Kuzmin D. V. Razrabotka platformy po polucheniyu biologicheski aktivnykh soedinenii iz fotosinteziruyushchikh mikroorganizmov : avtoref. dis. … d-ra biol. nauk : 1.5.6 / Vserossiiskii nauchno-issledovatel’skii institut sel’skokhozyaistvennoi biotekhnologii. Dolgoprudny, 2025, 47 p. (in Russ.)]
Морской биобанк. Ресурсная коллекция. Центр коллективного пользования / Национальный научный центр морской биологии Дальневосточного отделения Российской академии наук : [сайт]. Владивосток, 2024. [Marine Biobank. Resource Collection. Core Shared Research Facility / National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences : [site]. Vladivostok, 2024. (in Russ.)]. URL: https://marbank.dvo.ru/index.php/ru/ [accessed: 25.11.2024].
Рябушко Л. И., Бесиктепе С., Едигер Д., Илмаз Д., Зенгинер А., Рябушко В. И., Ли Р. И. Токсичная диатомовая водоросль Pseudo-nitzschia calliantha Lundholm, Moestrup et Hasle из Чёрного моря: морфология, таксономия, экология // Морской экологический журнал. 2008. Т. 7, № 3. С. 51–60. [Ryabushko L. I., Besiktepe S., Ediger D., Yilmaz D., Zenginer A., Ryabushko V. I., Lee R. I. Toxic diatom of Pseudo-nitzschIa calliantha Lundholm, Moestrup et Hasle from the Black Sea: Morphology, taxonomy, ecology. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2008, vol. 7, no. 3, pp. 51–60. (in Russ.)]. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/973
Стоник И. В., Орлова Т. Ю. Продуценты домоевой кислоты рода Pseudo-nitzschia H. Peragallo, 1900 (Bacillariophyta) из северной части Тихого океана // Биология моря. 2018. Т. 44, № 5. С. 299–306. [Stonik I. V., Orlova T. Y. Domoic acid–producing diatoms of the genus Pseudo-nitzschia H. Peragallo, 1900 (Bacillariophyta) from the North Pacific. Biologiya morya, 2018, vol. 44, no. 5, pp. 299–306. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0134347518050017
Фёдоров В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности : [учебное пособие]. Москва : Изд-во Моск. ун-та, 1979. 167 с. [Fedorov V. D. O metodakh izucheniya fitoplanktona i ego aktivnosti : [uchebnoe posobie]. Moscow : Izd-vo Mosk. un-ta, 1979, 167 p. (in Russ.)]
Ajani P., Murray S., Hallegraef G., Brett S., Armand L. First reports of Pseudo-nitzschia micropora and P. hasleana (Bacillariaceae) from the Southern Hemisphere: Morphological, molecular and toxicological characterization. Phycological Research, 2013, vol. 61, iss. 3, pp. 237–248. https://doi.org/10.1111/pre.12020
Ayache N., Lundholm N., Gai F., Hervé F., Amzil Z., Caruana A. Impacts of ocean acidification on growth and toxin content of the marine diatoms Pseudo-nitzschia australis and P. fraudulenta. Marine Environmental Research, 2021, vol. 169, art. no. 105380 (9 p.). https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2021.105380
Bates S., Hubbard A., Lundholm N., Montresor M. Pseudo-nitzschia, Nitzschia, and domoic acid: New research since 2011. Harmful Algae, 2018, vol. 79, pp. 3–43. https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.06.001
Claquin P., Probert I., Lefebvre S., Véron B. Effects of temperature on photosynthetic parameters and TEP production in eight species of marine microalgae. Aquatic Microbial Ecology, 2008, vol. 51, no. 1, pp. 1–11. https://doi.org/10.3354/ame01187
Davison I. R., Greene R. M., Podolak E. J. Temperature acclimation of respiration and photosynthesis in the brown alga Laminaria saccharina. Marine Biology, 1991, vol. 110, iss. 3, pp. 449–454. https://doi.org/10.1007/bf01344363
Delegrange A., Lefebvre A., Gohin F., Courcot L., Vincent D. Pseudo-nitzschia sp. diversity and seasonality in the southern North Sea, domoic acid levels and associated phytoplankton communities. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2018, vol. 214, pp. 194–206. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2018.09.030
Evans K. M., Kuhn S. F., Hayes P. K. High levels of genetic diversity and low levels of genetic differentiation in North Sea Pseudo-nitzschia pungens (Bacillariophyceae) populations. Journal of Phycology, 2005, vol. 41, iss. 3, pp. 506–514. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2005.00084.x
Fehling J., Davidson K., Bolch C., Tett P. Seasonality of Pseudo-nitzschia spp. (Bacillariophyceae) in western Scottish waters. Marine Ecology Progress Series, 2006, vol. 323, pp. 91–105. https://doi.org/10.3354/meps323091
Fu F. X., Tatters A. O., Hutchins D. A. Global change and the future of harmful algal blooms in the ocean. Marine Ecology Progress Series, 2012, vol. 470, pp. 207–233. https://doi.org/10.3354/meps10047
Gai F. F., Hedemand C. K., Louw D. C., Grobler K., Krock B., Moestrup Ø., Lundholm N. Morphological, molecular and toxigenic characteristics of Namibian Pseudo-nitzschia species – including Pseudo-nitzschia bucculenta sp. nov. Harmful Algae, 2018, vol. 76, pp. 80–95. https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.05.003
Guillard R. R. L., Ryther J. H. Studies of marine planktonic diatoms. I. Cyclotella nana Hustedt, and Detonula confervacea (Cleve) Gran. Canadian Journal of Microbiology, 1962, vol. 8, no. 2, pp. 229–239. https://doi.org/10.1139/m62-029
Hasle G. R. Nitzschia and Fragilariopsis species studied in the light and electron microscopes. II. The group Pseudo-nitzschia. Skrifter utgitt av det Norske Videnskaps-Akademi i Oslo. Matematisk-Naturvitenskapelig Klasse Ny Serie, 1965, vol. 18, pp. 1–45.
Jones R. F., Speen H. L., Kury W. Studies on the growth of the red alga Porphyridium cruentum. Physiologia Plantarum, 1963, vol. 16, iss. 3, pp. 636–643. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1963.tb08342.x
Liu C., Ji Y., Zhang L., Qiu J., Wang Z., Liu L., Zhuang Y., Chen T., Li Y., Niu B., Li A. Spatial distribution and source of biotoxins in phytoplankton from the South China Sea, China. Journal of Hazardous Materials, 2021, vol. 418, art. no. 126285 (10 p.). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126285
Orlova T. Yu., Stonik I. V., Aizdaicher N. A., Bates S. S., Léger C., Fehling J. Toxicity, morphology and distribution of Pseudonitzschia calliantha, P. multistriata and P. multiseries (Bacillariophyta) from the northwestern Sea of Japan. Botanica Marina, 2008, vol. 51, no. 4, pp. 297–306. https://doi.org/10.1515/bot.2008.035
Raven J. A., Geider R. J. Temperature and algal growth. New Phytologist, 1988, vol. 110, no. 4, pp. 441–461. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1988.tb00282.x
StatSoft : [site]. Moscow, 2025. URL: https://statsoftai.ru/ [accessed: 25.01.2025].
Stonik I. V. Long-term variations in species composition of bloom-forming toxic Pseudo-nitzschia diatoms in the north-western Sea of Japan during 1992–2015. Journal of Marine Science and Engineering, 2021, vol. 9, iss. 6, art. no. 568 (13 p.). https://doi.org/10.3390/jmse9060568
Stonik I. V., Orlova T. Y., Chikalovets I. V., Aizdaicher N. A., Aleksanin A. I., Kachur V. A., Morozova T. V. Pseudo-nitzschia species (Bacillariophyceae) and the domoic acid concentration in Pseudo-nitzschia cultures and bivalves from the northwestern Sea of Japan, Russia. Nova Hedwigia, 2019, Bd 108, Heft 1–2, S. 73–93. https://doi.org/10.1127/nova_hedwigia/2018/0502
Stonik I. V., Orlova T. Yu., Begun A. A. Potentially toxic diatoms Pseudo-nitzschia fraudulenta and P. calliantha from Russian waters of East/Japan Sea and Sea of Okhotsk. Ocean Science Journal, 2008, vol. 43, iss. 1, pp. 25–30. https://doi.org/10.1007/BF03022428
Stonik I. V., Orlova T. Yu., Lundholm N. Diversity of Pseudo-nitzschia H. Peragallo from the western North Pacific. Diatom Research, 2011, vol. 26, iss. 1, pp. 121–134. https://doi.org/10.1080/0269249x.2011.573706
Stonik I. V., Zinov A. A. Changes in the composition of bloom-forming toxic Pseudo-nitzschia diatoms in surface waters in Ussuri Bay, northwestern Sea of Japan, during the autumn seasons of 2017–2022. Journal of Marine Science and Engineering, 2023, vol. 11, iss. 5, art. no. 1024 (14 p.). https://doi.org/10.3390/jmse11051024
Thessen A. E., Bowers H. A., Stoecker D. K. Intra- and interspecies differences in growth and toxicity of Pseudo-nitzschia while using different nitrogen sources. Harmful Algae, 2009, vol. 8, iss. 5, pp. 792–810. https://doi.org/10.1016/j.hal.2009.01.003
Zhou C.-Y., Pan C.-G., Peng F.-J., Zhu R.-J., Hu J.-J., Yu K. Simultaneous determination of trace marine lipophilic and hydrophilic phycotoxins in various environmental and biota matrices. Marine Pollution Bulletin, 2024, vol. 203, art. no. 116444 (8 p.). https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.116444