Полякова С.Л., Давидович Н.А., Давидович О.И., Подунай Ю.А.

Svetlana L. Polykova, Nickolai A. Davidovich, Olga I. Davidovich, 
Yuliia A. Podunai

Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН  
– филиал ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН»
(Феодосия, Россия)
 

УДК 582.26

Изучено влияние серы в виде пятиводного тиосульфата натрия на возможность успешного скрещивания клоновых культур и получения фертильного потомства у Pleurosigma sp., Pseudo-nitzschia calliantha, Toxarium undulatum, содержавшихся в искусственно приготовленной морской воде (среда ESAW). Показаны различия во времени начала полового процесса и интенсивности его прохождения для клонов, содержавшихся в среде с добавлением тиосульфата натрия и без него.

Ключевые слова: диатомовые; тиосульфат натрия; половой процесс; Pleurosigma sp.; Pseudo-nitzschia calliantha; Toxarium undulatum

Диатомовые представляют собой одну из наиболее богатых видами и широко распространенную группу эукариотических микроводорослей, встречающихся в местах с различными климатическими условиями. Из более 30 000 описанных видов диатомовых, половое воспроизведение изучено приблизительно у 300 видов (Mann et al., 2013). В литературе можно встретить достаточно большое количество работ, посвященных изучению действия абиотических факторов среды на вегетативное деление диатомовых (Famintzin, 1871; Fortin, Campbell, 2001; Сапожников и др., 2015; Лифанчук, Федоров, 2017 и т.д.). В то же время, влияние факторов среды на половое воспроизведение остается недоисследованным. В ранее опубликованной работе (Полякова и др., 2018) была показана целесообразность добавления в среду соединений серы, однако влияние ее на репродукцию водорослей изучено не было. Принимая во внимание важность химического состава среды для экспериментальных исследований и биотехнологий, мы поставили задачу изучить действие серы на половое воспроизведение трех черноморских диатомей: двух пеннатных и одной центрической.

Для исследований выделены клоны двух бентосных видов Pleurosigma sp., Toxarium undulatum и планктонного вида Pseudo-nitzschia calliantha из проб, взятых у береговой линии вдоль Юго-Восточного побережья Крыма. Клоновые культуры содержали и скрещивали в искусственно приготовленной морской воде (среда ESAW), соленость 20‰. До эксперимента культуры клонов были пересеяны 10.12.2019 и нарастали в свежей среде без добавления тиосульфата и в среде с добавлением пятиводного тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃ · 5H₂O) из расчета 4 г/л. Культуры содержали в термоизолированном боксе с рассеянным светом от окна с северной стороны и постоянной температурой 20±2°C. Смешанные посевы репродуктивно совместимых пар клонов, находившиеся в экспоненциальной фазе роста, были сделаны 16.12.2019 и разлиты для каждого вида в три чашки Петри. Чашки c Pleurosigma sp. и P. calliantha оставлены в боксе. Чашки с T. undulatum разместили в лабораторной комнате с рассеянным светом от окон с южной стороны и искусственным освещением от люминесцентных ламп дневного света при температуре 23±2°C – как показали предыдущие эксперименты, такие условия оптимальны для начала полового процесса у этого вида.

Просмотр скрещенных посевов 20.12.2019 с использованием инвертированного светового микроскопа Bif-100 (Китай) при 200-кратном увеличении на 10 полях зрения в трех повторностях показал довольно активно протекающий половой процесс у Pleurosigma sp. (смесь клонов 7.1012-G и 7.1018-B) в чашках с добавлением серы, несмотря на относительно невысокую плотность посева (рис. 1). Во всех трех чашках были обнаружены зиготы, растущие ауксоспоры и инициальные клетки. Без добавления тиосульфата натрия только в одной из трех чашек отмечено начало полового процесса – растущие зиготы. У T. undulatum полового процесса не наблюдали ни в чашках с серой, ни без нее. У P. calliantha также ни в одной из чашек половой процесс не наступил, но стоит отметить состояние самих клеток. В чашках с тиосульфатом натрия клетки были живыми, делящимися, в чашках без тиосульфата обнаружено большое число клеток со сжатыми хлоропластами, некоторые клетки погибли (рис. 2).

Рис. 1.  Pleurosigma sp., половое воспроизведение в смеси клонов 7.1012-G и 7.1018-B на четвертый день эксперимента, 20.12.2019 года, в среде ESAW с добавлением пятиводного тиосульфата натрия из расчета 4 г/л

Fig. 1. Pleurosigma sp., sexual reproduction in the mixture of clones 7 .1012-G and 7 .1018-B on the fourth day of the experiment, 20.12.2019, in ESAW medium with addition of 4 g/L sodium thiosulfate pentahydrate

На седьмой день от начала эксперимента 23.12.2019 у P. calliantha половой процесс так и не наступил. Мы предполагаем, что в данное время года условия не совсем благоприятны для ее воспроизведения. У Pleurosigma sp. в чашках с серой продолжался активный половой процесс: были задействованы практически все клетки. В чашках без добавления серы половой процесс тоже протекал, но не столь активно. Отмечено начало полового процесса у T. undulatum (в смеси клонов 8.0827-Y и 8.0830-K) в чашках с добавлением тиосульфата натрия.

В среде без добавления серы половой процесс у T. undulatum начался только на двенадцатый день. При этом продолжалось активное воспроизведение у Pleurosigma sp. в чашках с серой, без серы клетки делились, но половой процесс протекал слабо.

Рис. 2.  Pseudo-nitzschia calliantha, смесь клонов 8.0822-H и 8.0123-G в среде ESAW с добавлением (А) и без добавления (Б) пятиводного тиосульфата натрия из расчета 4 г/л

Fig. 2. Pseudo-nitzschia calliantha, смесь клонов 8.0822-H и 8.0123-G в среде ESAW с добавлением (А) и без добавления (Б) пятиводного тиосульфата натрия из расчета 4 г/л

На день завершения эксперимента 20.01.2020 Pleurosigma sp. в среде с тиосульфатом продолжала вегетативно делиться и воспроизводиться. Без тиосульфата натрия клетки делились, но половой процесс протекал крайне слабо. У T. undulatum и в первом и во втором случае клетки оставались живыми, продолжали делиться вегетативно и воспроизводиться. Однако половой процесс протекал слабо и не во всех чашках, как с серой, так и без нее.

Таким образом, результаты экспериментов свидетельствуют о положительном влиянии тиосульфата натрия, добавляемого в искусственно приготовленную морскую среду, не только на вегетативное размножение, но и на половое воспроизведение, которое наступало раньше у исследованных диатомовых водорослей в среде с добавлением тиосульфата.

Работа выполнена в рамках Госзадания «Изучение фундаментальных физических, физиолого-биохимических, репродуктивных, популяционных и поведенческих характеристик морских гидробионтов», номер госрегистрации 121032300019-0 и при поддержке гранта РФФИ «Изучение видоспецифичности эволюционного перехода от оогамии к неоогамному половому воспроизведению у полярных центрических диатомей (Mediophyceae)» (№ 19-04-00070_а).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Лифанчук А.В., Федоров А.В. Влияние океанических концентраций серы на рост диатомей в северо-восточной части Черного моря // Вопросы современной альгологии. 2017. № 2 (14). URL: http://algology.ru/1179 (дата обращения: 10.12.2019)
2. Сапожников Ф.В., Калинина О.Ю., Никитин М.А. Морфологические и размерные модификации эвригалинной диатомеи Halamphora normanii при росте на питательной среде без кремния // Вопросы современной альгологии. 2015. № 3 (10). URL: http://algology.ru/775 (дата обращения: 16.12.2019).
3. Полякова С.Л., Давидович О.И., Подунай Ю.А., Давидович Н.А. Модификация среды ESAW, используемой для культивирования морских диатомовых водорослей // Морской биологический журнал. 2018. Т.3, № 2. С. 73–80. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2018.03.2.06.
4. Famintzin A. Die anorganischen Salze als ausgezeichnetes Hilfsmittel zum Studium der Entwicklung niederer chlorophyllhaltiger Organismen // Bulletin Academy of Sсiences. St. Petersburg, 1871, V. 17, P. 31–70.
5. Fortin C., Campbell P.G. Thiosulfate enhances silver uptake by a green alga: role of anion transporters in metal uptake // Environmental Science & Technology. 2001. V.35, iss.11. P. 22142218. DOI: https://doi.org/10.1021/es0017965.
6. Mann D.G., Vanormelingen P. An inordinate fondness? The number, distributions and origins of diatom species // Journal of Eukaryotic Microbiology. 2013. V. 60. P. 414–420. DOI: https://doi.org/10.1111/jeu.12047

Статья поступила в редакцию 30.06.2021
После доработки 12.08.2021
Статья принята к публикации 20.08.2019

Об авторах

Полякова Светлана Леонидовна – Svetlana L. Polykova

младший научный сотрудник, Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О.Ковалевского РАН», Феодосия, Россия (T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia), лаборатория водорослей и микробиоты

svietlana.poliakova.77@mail.ru

Давидович Николай Александрович – Nickolai A. Davidovich

доктор биологических наук
главный научный сотрудник, Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О.Ковалевского РАН», Феодосия, Россия (T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia), лаборатория водорослей и микробиоты

nickolaid@yandex.ru

Давидович Ольга Ивановна – Olga I. Davidovich

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О.Ковалевского РАН», Феодосия, Россия (T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia), лаборатория водорослей и микробиоты

olivdav@mail.ru

Подунай Юлия Александровна – Yuliia A. Podunai

научный сотрудник, Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФГБУН ФИЦ «Институт биологии южных морей имени А.О.Ковалевского РАН», Феодосия, Россия (T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia), лаборатория водорослей и микробиоты

grab-ua@yandex.ru

Корреспондентский адрес: 298188, Россия, Крым, г. Феодосия, пгт. Курортное, ул. Науки, 22. Телефон: +79788924522

ССЫЛКА:

Полякова С.Л., Давидович Н.А., Давидович О.И., Подунай Ю.А. Влияние тиосульфата натрия в питательной среде на половое воспроизведение трех видов Bacillariophyta // Вопросы современной альгологии. 2021. № 1 (25). С. 10–14. URL: http://algology.ru/1638

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-1(25)-10–14

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

The effect of sodium thiosulfate in a culture medium on the sexual reproduction of three species of Bacillariophyta

Svetlana L. Polykova, Nickolai A. Davidovich, Olga I. Davidovich, Yuliia A. Podunai

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O. Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS (Feodosiya, Russia)

It was studied the effect of sulfur in the form of sodium thiosulfate pentahydrate on the capability of clonal cultures of Pleurosigma sp., Toxarium undulatum, Pseudo-nitzschia calliantha to interbreed successfully and produce fertile offspring if they were cultivated in artificially prepared marine water (ESAW medium). Differences in the time of the beginning of the sexual process and the intensity of its passage for clones contained on ESAW with the addition of sodium thiasulfate and in the absence of it are shown.

Key words: diatoms; sodium thiosulfate; sexual process; Pleurosigma sp.; Pseudo-nitzschia calliantha; Toxarium undulatum

References

1. Famintzin A. Die anorganischen Salze als ausgezeichnetes Hilfsmittel zum Studium der Entwicklung niederer chlorophyllhaltiger Organismen. Bulletin Academy of Sсiences. St. Petersburg, 1871. V. 17. P. 31–70.
2. Fortin C., Campbell P.G. Thiosulfate enhances silver uptake by a green alga: role of anion transporters in metal uptake. Environmental Science & Technology. 2001. V.35, iss.11. P. 2214–2218. DOI: https://doi.org/10.1021/es0017965
3. Lifanchuk A.V., Fedorov A.V. Influence of the oceanic concentration of the sulphur on diatoms growth in the NE Black Sea. Voprosy sovremennoi algologii [Issues of modern algology]. 2017. №2 (14). URL: http://algology.ru/1179 (in Russ.) (date: 10.12.2019)
4. Mann D.G., Vanormelingen P., An inordinate fondness? The number, distributions and origins of diatom species. Journal of Eukaryotic Microbiology. 2013. V.60. P. 414–420. DOI: https://doi.org/10.1111/jeu.12047
5. Polyakova S.L., Davidovich O.I., Podunaj Yu.A., Davidovich N.A. Modifikatsiia sredy ESAW ispolzuemoi dlia kultivirovaniia morskikh diatomovykh vodoroslei [Modification of ESAW medium used for cultivation of marine diatoms]. Morskoi biologicheskii zhurnal [Marine Biological Journal]. 2018. T.3, №2. P. 73–80. DOI: https://doi.org/10.21072/mbj.2018.03.2.06 (in Russ.)
6. Sapozhnikov F.V., Kalinina O.Yu., Nikitin M.A. Morphological and size changes of the euryhaline diatom Halamphora normanii with the growth on a silicon-free medium. Voprosy sovremennoi algologii [Issues of modern algology]. 2015. №3 (10). URL: http://algology.ru/775 (in Russ.) (date: 16.12.2019)

Authors

Polykova Svetlana L.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-1551-3031

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia

svietlana.poliakova.77@mail.ru

Davidovich N.A. 

ORCID - https://orcid.org/0000-0002-3510-0453, Scopus Author ID - 6603538737,
ResearcherID - G-2304-2017, eLIBRARY Author ID - 753282.

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia

nickolaid@yandex.ru

Davidovich O.I. 

ORCID - https://orcid.org/0000-0003-3024-0104, Scopus Author ID - 34871898400,
eLIBRARY Author ID - 906768.

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia

olivdav@mail.ru

Podunai Yuliia A.

ORCID - https://orcid.org/0000-0002-0519-2908

T.I. Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS, Branch of the A.O.Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas RAS, Feodosiya, Russia

grab-ua@yandex.ru

ARTICLE LINK:

Polykova S.L., Davidovich N.A., Davidovich O.I., Podunai Y.A.The effect of sodium thiosulfate in a culture medium on the sexual reproduction of three species of Bacillariophyta. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2021. № 1 (25). P. 10–14. URL: http://algology.ru/1638

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-1(25)-10–14

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor, please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147