Intrapopulation heterogeneity of cell volume for the alga Attheya ussurensis under stress conditions
https://doi.org/10.26428/1606-9919-2016-185-132-145
Abstract
Intrapopulation heterogeneity of cell volume is estimated for the diatom Attheya ussuriensis acclimated to 17.5 ‰ salinity after its transfer to the media with salinity 8.8 ‰ (hypoosmotic conditions), 35.0 ‰ (hyperosmotic conditions) and 17.5 ‰ (control) at different stages of growth, under conditions of different nutrients supply and interaction with the diatom Conticribra weissflogii . The samples of A. ussuriensis were collected in the Ussuri Bay (Japan Sea) from an area with pure culture of this species. The cell volume of A. ussurensis increased under conditions of optimal nutrient supply and decreased under shortage of nutrients, irrespective on salinity. However, the salinity influenced on variability of the cell volume; the intrapopulation heterogeneity was formed mainly by size variation of large cells. The cell volume probability distribution became more asymmetric at change of growth stages, for any salinity as well. Clustering of cell volume distribution did not depend on salinity and nutrient supply. Both asymmetry and clustering of cell volume distribution for A. ussuriensis were rather different between mono- and mixed cultures in hypo- and hyperosmotic conditions but were almost equal in the control.
About the Authors
Victoria A. Kurochkina
Федеральное агентство по рыболовству
Russian Federation
Russian Federation
Luara F. Tkebuchava
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Айздайчер Н.А. Соленостные адаптации одноклеточной водоросли Attheya ussurensis (Bacillariophyta) // Изв. ТИНРО. - 2013. - Т. 173. - С. 223-229.
2. Айздайчер Н.А., Маркина Ж.В. Влияние солености морской воды на рост, содержание фотосинтетических пигментов и размер клеток бентосной водоросли Attheya ussurensis Stonik, Orlova et Crawford, 2006 (Bacillariophyta) // Биол. моря. - 2011. - Т. 37, № 6. - С. 455-460.
3. Айздайчер Н.А., Стоник И.В. Влияние солености морской воды на виды рода Attheya West (Bacillariophyta) из Японского моря (Россия) // Альгология. - 2013. - Т. 23, № 1. - С. 37-46.
4. Белевич Т.А., Запара Е.В., Ильяш Л.В. Взаимодействие между планктонными водорослями при разных источниках азота // Усп. совр. биологии. - 2009. - Т. 129, № 4. - С. 379-385.
5. Воронова Е.Н., Ильяш Л.В., Погосян С.И. и др. Внутрипопуляционная гетерогенность параметров флуоресценции у морской планктонной водоросли Thalassiosira weissflogii при разной обеспеченности азотом // Микробиология. - 2009. - Т. 78, № 4. - С. 469-478.
6. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики : учеб. - М. : Финансы и статистика, 2001. - 480 с.
7. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике : моногр. - М. : Наука, 1984. - 424 с.
8. Ильяш Л.В., Курочкина В.А., Белевич Т.А., Погосян С.И. Флуоресценция отдельных клеток водоросли Conticribra weissflogii при гиперосмотическом стрессе // Вопр. совр. альгологии. - 2012. - № 2(2). http:// algology.ru/131
9. Курочкина В.А., Белевич Т.А., Погосян С.И., Ильяш Л.В. Изменчивость флуоресценции отдельных клеток водоросли Conticribra weissflogii при осмотическом стрессе // Вода: химия и экология. - 2013. - № 2. - С. 71-76.
10. Орлова Т.Ю., Айздайчер Н.А., Стоник И.В. и др. Морфология, развитие и состояние фотосинтетического аппарата диатомовой водоросли Attheya ussurensis Stonik, Orlova et Crawford, 2006 (Bacillariophyta) в условиях длительного культивирования // Биол. моря. - 2011. - Т. 37, № 6. - С. 403-412.
11. Прохоцкая В.Ю., Веселова Т.В., Веселовский В.А. и др. Размерно-возрастная структура лабораторной популяции Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. в присутствии сульфата имазалила // Альгология. - 2002. - Т. 12, № 3. - С. 376-384.
12. Радченко И.Г., Ильяш Л.В. Рост и фотосинтетическая активность диатомовой водоросли Thalassiosira weissflogii при снижении солености // Изв. АН. Сер. Биол. - 2006. - № 3. - С. 306-313.
13. Семененко В.Е., Владимирова М.Г., Орлеанская О.Б. К физиологической характеристике Chlorella sp. K при высоких экстремальных температурах. I. Разобщающее действие экстремальных температур на клеточные функции хлореллы // Физиол. раст. - 1967. - Т. 14, вып. 4. - С. 612-625.
14. Соломонова Е.С. Вариабельность размеров у некоторых видов черноморских диатомей // Экология моря. - 2009. - Вып. 78. - С. 81-86.
15. Спектров К.С., Строганов Б.П. Механизмы, обеспечивающие устойчивость морских и пресноводных водорослей к изменению осмотического давления окружающей среды // Физиол. раст. - 1979. - Т. 26, № 5. - С. 967-977.
16. Стоник И.В., Орлова Т.Ю., Айздайчер Н.А. Диатомовые водоросли рода Attheya West, 1860 из Японского моря // Биол. моря. - 2006. - Т. 32, № 2. - С. 142-145.
17. Тарасенко А.А., Теренько Л.М. Особенности экологии и распределения диатомовой водоросли Аttheya decora West, 1860 в Одесском заливе (Черное море) // Вісник ОНУ. - 2008. - Т. 13, вып. 14. - С. 111-117.
18. Шоренко К.И., Давидович Н.А., Давидович О.И. Влияние солености на морфологические характеристики панцирей двух близких видов диатомовых водорослей Nitzschia longissima (Bréb.) Grunow и N. rectilonga Takano // Морський екологічний журнал. - 2014. - Т. 13, № 3. - С. 75-80.
19. Admiraal W. Salinity tolerance of benthic estuarine diatoms as tested with a rapid polarographic measurement of photosynthesis // Mar. Biol. - 1977. - Vol. 39. - P. 11-18.
20. Ahmad I., Hellebust J.A. Osmoregulation in the extremely euryhaline marine microalga Chlorella autotrophica // Plant Physiol. - 1984. - Vol. 74, № 4. - P. 1010-1015.
21. Ahmad I., Hellebust J.A. The relationship between inorganic nitrogen metabolism and proline accumulation in osmoregulatory responses of two euryhaline microalgae // Plant Physiol. - 1988. - Vol. 88. - P. 348-354.
22. Armbrust E.V., Chisholm S.W. Patterns of cell size change in a marine centric diatom: variability evolving from clonal isolates // J. Phycol. - 1992. - Vol. 28(2). - P. 146-156.
23. Balzano S., Sarno D., Ekooistra W.H.C. Effect of salinity on the grown rate and morphology of ten Sceletonema strains // J. Plant Res. - 2011. - Vol. 33(6). - P. 937-945.
24. Bergquist A.M., Carpenter S.R., Latino J.C. Shifts in phytoplankton size structure and community composition during grazing by contrasting zooplankton assemblages // Limnol. and Oceanogr. - 1985. - Vol. 30, № 5. - P. 1037-1045.
25. Bisson M.A., Kirst G.O. Osmotic acclimation and turgor pressure regulation in algae // Naturwissenschaften. - 1995. - Vol. 82. - P. 461-471.
26. Bucci V., Nunez-Milland D., Twining D.S., Hellweger F.L. Microscale patchiness leads to large and important intraspecific internal nutrient heterogeneity in phytoplankton // Aquat. Ecol. - 2012. - Vol. 46. - P. 101-118.
27. Chisholm S.W. Phytoplankton size // Primary productivity and biogeochemical cycles in the sea. - N.Y. : Plenum Press, 1992. - P. 213-237.
28. Crawford R.M., Gardner C., Medlin L.K. The genus Attheya. 1. A description of four new taxa, and the transfer of Gonioceros septentrionalis and G. armatus // Diatom Res. - 1994. - Vol. 9(1). - P. 27-51.
29. Dassow P., Petersen T.W., Chepurnov V.A., Armbrust E.V. Inter- and intraspecific relationships between nuclear DNA content and cell size in selected members of the centric diatom genus Thalassiosira (Bacillariophyceae) // J. Phycol. - 2008. - Vol. 44, № 2. - P. 335-349.
30. Ellegaard M., Godhe A., Härnström K., McQuoid M. The species concept in a marine diatom: LSU rDNA-based phylogenetic differentiation in Skeletonema marinoi/dohrnii (Bacillariophyceae) is not reflected in morphology // Phycol. - 2008. - Vol. 47(2). - P. 156-167.
31. Elowitz M.B., Levine A.J., Siggia E.D., Swain P.S. Stochastic gene expression in a single cell // Science. - 2002. - Vol. 297. - P. 1183-1186.
32. García N., López-Elías J.A., Miranda A. et al. Effect of salinity on growth and chemical composition of the diatom Thalassiosira weissflogii at three culture phases // Lat. Am. J. Aquat. Res. - 2012. - Vol. 40(2). - P. 435-440.
33. Godhe A., Harnstrom K. Linking the planktonic and benthic habitat: genetic structure of the marine diatom Skeletonema marinoi // Molecular Ecology. - 2010. - doi: 10.1111/j.1365-294X.2010.04841.x.
34. Guillard R.R.L., Ryther J.H. Studies on marine diatoms. I. Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervacea (Cleve) Gran. // Can. J. Microbiol. - 1962. - Vol. 8. - P. 229-239.
35. Håkansson H., Chepurnov V. A study of variation in valve morphology of diatom Cyclotella meneghiniata in monoclonal cultures: effect of auxospore formation and different salinity conditions // Diatom Res. - 1999. - Vol. 14, № 2. - P. 251-272.
36. Hecky R.E., Kilham P. Nutrient limitation of phytoplankton in freshwater and marine environments: A review of recent evidence on the effects of enrichmen // Limnol. and Oceanogr. - 1988. - Vol. 33, № 4, pt 2. - P. 796-822.
37. Hellebust J.A. Osmoregulation // Ann. Rev. Plant Physiol. - 1976. - Vol. 27. - P. 485-505.
38. Hillebrand H., Durselen C.-D., Kirschtel D. et al. Biovolume calculation for pelagic and benthic microalga // J. Phycol. - 1999. - Vol. 35. - P. 403-424.
39. Kirst G.O. Salinity tolerance of eukaryotic marine algae // Annual review of plant biology. - 1989. - Vol. 40. - P. 21-53.
40. Lakeman M.B., Dassow P., Cattolico R.A. The strain concept in phytoplankton ecology // Harmful Algae. - 2009. - Vol. 8. - P. 746-758.
41. Laney S., Olson R., Sosik H. Diatoms favor their younger daughters // Limnol. and Oceanogr. - 2012. - Vol. 57(5) - P. 1572-1578.
42. Leynaert A., Bucciarelli E., Claquin P. et al. Effect of iron deficiency on diatom cell size and silicic acid uptake kinetics // Limnol. and Oceanogr. - 2004. - Vol. 49. - P. 1134-1143.
43. Lynn S.G., Kilham S.S., Kreeger D.A., Interlandi S.J. Effect of nutrient availability on the biochemical and elemental stoichiometry in the freshwater diatom Stephanodiscus minutulus (Bacillariophyceae) // J. Phycol. - 2000. - Vol. 36(3). - P. 510-522.
44. Marchetti A., Harrison P.J. Coupled changes in the cell morphology and the elemental (C, N, and Si) composition of the pennate diatom Pseudo-nitzschia due to iron deficiency // Limnol. and Oceanogr. - 2007. - Vol. 52(5). - P. 2270-2284.
45. Martín-Cereceda M., Cox E.J. Morphological variation in a small Thalassiosira species (Bacillariophyta) under different culture regimes // Botanica Marina. - 2011. - Vol. 54, № 6. - P. 563-574.
46. Maumus F., Rabinowicz P., Bowler C., Rivarola M. Stemming epigenetics in marine stramenopiles // Current Genomics. - 2011. - Vol. 12, № 5. - P. 357-370.
47. Montagnes D.J.S., Franklin M. Effect of temperature on diatom volume, growth rate, and carbon and nitrogen content: reconsidering some paradigms // Limnol. and Oceanogr. - 2001. - Vol. 46, № 8. - P. 2008-2018.
48. Nagai S., Imai I. The effect of salinity on the size of initial cells during vegetative cell enlargement of Coscinodiscus wailesii (Bacillariophyceae) in culture // Diatom Res. - 1999. - Vol. 14, № 2. - P. 337-342.
49. Peter K.H., Sommer U. Phytoplankton cell size reduction in response to warming mediated by nutrient limitation // PLoS ONE. - 2013. - Vol. 8(9). - doi: 10.1371/journal.pone.0071528.
50. Roubeix V., Lancelot C. Effect of salinity on growth, cell size and silicification of an euryhaline freshwater diatom: Cyclotella meneghiniana Kütz. // Transit. Waters Bull. - 2008. - Vol. 1. - P. 31-38.
51. Rynearson T.A., Armbrust E.V. Genetic differentiation among populations of the planktonic marine diatom Ditylum brightwellii (Bacillariophyceae) // J. Phycol. - 2004. - Vol. 40(1). - P. 34-43.
52. Saravanany V., Godhe A. Genetic heterogeneity and physiological variation among seasonally separated clones of Skeletonema marinoi (Bacillariophyceae) in the Gullmar Fjord, Sweden // Eur. J. Phycol. - 2010. - Vol. 45(2). - P. 177-190.
53. Shikata T., Nagasoe S., Oh S.J. et al. Effects of down- and up-shocks from rapid changes of salinity on survival and growth of estuarine phytoplankters // J. Fac. Agr., Kyushu Univ. - 2008. - Vol. 53(1). - P. 81-87.
54. Sommer U. Phytoplankton competition in Plußsee: a field test of the resource-ratio hypothesis // Limnol. and Oceanogr. - 1993. - Vol. 38, № 4. - P. 838-845.
55. Stonik I.V., Orlova T.Yu., Crawford R.M. Attheya ussurensis sp. nov. (Bacillariophyta) - a new marine diatom from the coastal waters of the Sea of Japan and a reappraisal of the genus // Phycol. - 2006. - Vol. 45(2). - P. 141-147.
56. Sunda W.G., Huntsman S.A. Interrelated influence of iron, light and cell size on marine phytoplankton growth // Nature. - 1997. - Vol. 390. - P. 389-392.
57. Tall L., Cloutier L., Cattaneo A. Grazer-diatom size relationships in an epiphytic community // Limnol. and Oceanogr. - 2006. - Vol. 51, № 2. - P. 1211-1216.
58. Traller J.C., Hildebrand M. High throughput imaging to the diatom Cyclotella cryptica demonstrates substantial cell-to-cell variability in the rate and extent of triacylglycerol accumulation // Algal Research. - 2013. - Vol. 2. - P. 244-252.
59. Trobajo R., Rovira L., Mann D.G., Cox E.J. Effects of salinity on growth and on valve morphology of five estuarine diatoms // Phycol. Research. - 2011. - Vol. 59. - P. 83-90.
Review
For citations:
Kurochkina V.A., Tkebuchava L.F. Intrapopulation heterogeneity of cell volume for the alga Attheya ussurensis under stress conditions. Izvestiya TINRO. 2016;185(2):132-145. (In Russ.) https://doi.org/10.26428/1606-9919-2016-185-132-145
Views:
455
Email this article 