Темралеева А.Д.¹, Кривина Е.С.¹, Болдина О.Н.²

Anna D. Temraleeva, Elena S. Krivina, Olga N. Boldina

¹ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» (Пущино, Россия)
²Ботанический институт имени В.Л. Комарова РАН – БИН РАН (Санкт-Петербург, Россия)

 

УДК 582.263

Проблема изучения видового разнообразия одноклеточных зеленых коккоидных микроводорослей (Chlorophyta) до сих пор актуальна, поскольку относительно простая морфология их клеток чрезвычайно затрудняет точную идентификацию. В настоящее время наилучшим подходом для создания новой, более естественной классификации «маленьких зеленых шариков» считается подход, сочетающий морфологические, экофизиологические и молекулярно-филогенетические методы. Штаммы ACSSI 104 и ACSSI 144 были выделены из солонца и каштановой почвы (Волгоградская область, Россия). Их клетки имеют типичное Nannochloris-подобное строение: одиночные шаровидные или широкоовальные, с пристенным чашевидным хлоропластом без пиреноида, но с присутствием зерен крахмала. Старые клетки накапливают липидные капли в цитоплазме. Размножение осуществляется 2–4 автоспорами равного размера, которые высвобождаются при разрыве клеточной стенки материнского спорангия. Зооспоры и половое размножение не обнаружены. Оба штамма являются частью кластера, тесно связанного с родами Marvania, Pumiliosphaera, Nannochloris и Gloeotila. Анализ гена 18S рРНК показал, что исследуемые штаммы вошли в состав самостоятельного кластера, сестринского родам Marvania, Pumiliosphaera, Nannochloris и Gloeotila. Сравнительный анализ морфологических (размер клеток, тип хлоропласта) и ультраструктурных характеристик (строение клеточной стенки и ламеллярной системы), особенностей размножения (бесполое размножение только автоспорами), среды обитания (почва) с другими представителями клады Nannochloris, а также результаты анализа гена 18S рРНК и вторичной структуры ITS2 изученных штаммов, позволили нам предложить новый род Edaphochloris с типовым видом – E. andreyevae. Подготовлено по материалам V Всероссийской научной конференции с международным участием «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге», 2021 г.

Ключевые слова: экология; световая микроскопия; Nannochloris-подобные водоросли; филогенетический анализ; размножение; таксономия; TEM

Исследование видового разнообразия одноклеточных коккоидных зеленых водорослей до сих пор весьма проблематично из-за их относительно простой морфологии. На сегодняшний день для разработки новой, более естественной классификации так называемых «маленьких зеленых шариков» наилучшим считается подход, объединяющий морфологические, экофизиологические и молекулярно-филогенетические методы. Создание такой классификации все еще продолжается, и на сегодняшний день существует значительное количество «проблемных групп» организмов, которые нуждаются в тщательном изучении (Somogyi et al., 2014; Darienko, Pröschold, 2015; Krasovec et al., 2018). Род Nannochloris впервые был описан E. Naumann в 1921 году и изначально включал 2 вида – N. bacillaris и N. coccoides (Naumann, 1921). К сожалению, аутентичные штаммы типовых видов утеряны, следовательно, молекулярная информация для них отсутствует. В дальнейшем к данному роду было отнесено еще пять видов (Butcher, 1952; Droop, 1955; Tschermak-Woess, 1981; Menzel, Wild, 1989). Однако молекулярно-генетические исследования показали, что род Nannochloris является полифилетичным (Somogyi et al., 2014; Krasovec et al., 2018). На данный момент род Nannochloris включает только один вид – N. bacillaris, а в состав клады Nannochloris входит шесть родов – Gloeotila (Kützing, 1843), Nannochloris (Naumann, 1921), Marvania (Hindák, 1976), Picochlorum (Henley et al., 2004), Pseudochloris (Somogyi et al., 2014) и Pumiliosphaera (Darienko, Pröschold, 2015). Все они являются свободноживущими организмами из пресноводных, морских и наземных экосистем (Guiry, Guiry, 2021). Цель данной работы – комплексное исследование двух штаммов зеленой Nannochloris-подобной микроводоросли на основе данных морфологии, ультраструктуры, экологии и филогении.

Объектом исследования стали штаммы ACSSI 104 и ACSSI 144, выделенные из солонца и каштановой почвы соответственно (Волгоградская область, Россия) в августе 2014 г. и депонированные в Альгологическую коллекцию Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (Algal Collection of Soil Science Institute, ACSSI, http://acssi.org/). Культивирование штаммов, световая микроскопия, выделение ДНК, амплификация и очистка ампликонов проводились по стандартным протоколам, описанным ранее (Кривина, Темралеева, 2020). Для электронной микроскопии использовался протокол подготовки образцов, приведенный в работе Egorova et al. (2018). Филогенетический анализ выполнили с использованием последовательностей гена 18S рРНК в качестве молекулярного маркера. Выборка последовательностей для филогенетического анализа была составлена с помощью алгоритма BLASTn в GenBank (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov) на основе критериев максимального сродства (сходство ≥95%), качества считывания (без вырожденных и неизвестных нуклеотидов), длины считывания (не менее 1600 п.н.), а также принадлежности к аутентичным и коллекционным штаммам. Интроны, обнаруженные в гене 18S рРНК, были удалены из выравнивания. Набор данных содержал 59 последовательностей представителей Trebouxiophyceae, включая Chlorella vulgaris в качестве аутгруппы. Множественное выравнивание было выполнено в BioEdit 7.2.5 с использованием алгоритма ClustalW. На основе AIC в jModelTest модель замещения нуклеотидов GTR+I+G была выбрана в качестве оптимальной модели для ML и BI. Реконструкцию филогенетических взаимосвязей осуществляли с помощью метода максимального правдоподобия (ML) в программе PhyML и с помощью метода Байеса (BI) с использованием BEAST v.1.8.0. Расчет генетических расстояний проводился в программе MEGA 6.0. Для уточнения филогенетического положения и таксономического статуса новых микроводорослей был проведен анализ вторичной структуры ITS2 и поиск компенсаторных замен (CBC). Фолдинг ITS2 проводили с помощью веб-сервера RNAfold web server (http://rna.tbi.univie.ac.at//cgi-bin/RNAWebSuite/RNAfold.cgi) в соответствии с принципом минимальной энергии. При оценке правильности предсказания вторичной структуры ITS2 ориентировались на работы А. Coleman (2015) и Caisová с соавт. (2013). Сравнение вторичной структуры спейсеров между штаммами, поиск консервативных мотивов и CBC осуществляли в программе 4SALE.

Штаммы ACSSI 104 и ACSSI 144 имели сходную морфологию. Они не продуцировали щетинки и не формировали колонии. Вегетативные клетки шаровидные или широкоовальные диаметром 2,0–5,5 мкм, слизь отсутствовала. Клеточная стенка толщиной 40–110 (170) нм, с двумя различными слоями: наружный триламеллярный слой (около 15 нм) и довольно толстый фибриллярный внутренний слой. Внешний слой имеет более темную внутреннюю ламеллу и волнистые контуры. Внутренний слой неоднороден. В молодых клетках он очень плотный и почти сливается с внутренней ламеллой наружного слоя, тогда как в зрелых клетках он более прозрачный; наряду с ростом его наружной толстой части проявляется периплазматическое пространство, прилегающее к плазмалемме. В вегетативных клетках внутренний слой обычно равномерно окружает протопласт. Плазмалемма более или менее волнистая. Хлоропласт пристенный, чашевидный, без пиреноида, занимает большую часть клетки. В клетках иногда присутствуют зерна крахмала. Цитоплазма зернистая, заполнена многочисленными рибосомами. Ядро одно, со слабо агрегированным хроматином. Расположено в центре, субцентрально или редко базально. Одна или две митохондрии и одно тело Гольджи обычно располагаются вблизи ядра. Гигантское тело, напоминающее большую вакуоль с неодинаковой плотностью, располагается ближе к периферии. В старых вегетативных клетках довольно крупные липидные глобулы представлены как субцентрально, так и на периферии цитоплазмы. Размножение осуществляется 2–4 автоспорами равного размера, высвобождение которых происходит при разрыве клеточной стенки материнского спорангия. Половое размножение не обнаружено.

В настоящее время идентификация и классификация видов и родов Nannochloris-подобных водорослей основаны преимущественно на анализе гена 18S рРНК, поскольку информации о нуклеотидных последовательностях ITS2 крайне мало (Yamamoto et al., 2007; Krienitz, Bock, 2012; Somogyi et al., 2014). По данным 18S рРНК-анализа изученные штаммы вошли в состав кластера, объединяющегося с родами Marvania, Pumiliosphaera, Nannochloris и Gloeotila (PP 0,89, BP 76%), которые не являются галофилами (рис. 1). В то время как представители родов Picochlorum и Pseudochloris были выделены с высокой статистической поддержкой в особую группу, в которую вошли в основном обитатели морских/солоноватых водоемов, размножающиеся только автоспорами. Сам кластер состоял из 2 подгрупп. Первая подгруппа (клада А) включала 3 штамма: LH08AG1034, выделенный из почвы; WB 67 и KZ-2-2-4, изолированные из биопленок со скал и почвы соответственно. Вторая подгруппа (клада В) содержала 9 штаммов: штаммы LH10HG2094, ACSSI 104, ACSSI 144, NN-4-1-D, LH08SG2053, LH08SG3093, изолированные из почвы; штамм Ant-1 – из вечной мерзлоты; штамм JL 4-6 – из прибрежной зоны пресноводного водоема, а штамм L23 – из содержимого кишечника беспозвоночного в Антарктиде. Уровень генетических различий между штаммами в кладе А составляли 0%, в кладе В – не более 0,1%, между кладами – 0,4–0,5%. Уровень генетических различий между кластером, объединяющим клады A и B, и представителями других родов варьировал в пределах 1,5–2,9%. Кластер, содержащий изученные и близкородственные штаммы (клады А и В), имел ряд существенных различий, подтверждающих его независимый таксономический статус от других членов группы:

1) Размеры клеток ACSSI 104 и ACSSI 144 (2,0–5,5 мкм) были выше, чем у представителей сестринского рода Marvania (до 4 мкм). Клетки изученных штаммов всегда были только одиночными, хотя члены рода Marvania могут формировать короткие псевдонити из-за особенностей размножения (Hindák, 1976; Henley et al., 2004; Yamamoto et al., 2007; Eliáš, Neustupa, 2009). В отличие от штаммов нашей коллекции представители рода Pumiliosphaera имеют особый тип хлоропластов (двулопастной). Характерными чертами N. bacillaris NIES-4016 и Gloeotila contorta SAG 41.84 являлись цилиндрическая форма клеток и боковой хлоропласт. Кроме того, размер клеток G. contorta SAG 41.84 (более 6 мкм) значительно превышает размер клеток ACSSI 104 и ACSSI 144;

2) штаммы ACSSI 104 и ACSSI 144 в отличие от других представителей Nannochloris-клады размножаются исключительно автоспорами. Что касается других членов группы, то представители рода Marvania размножаются преимущественно почкованием и лишь иногда автоспорами, Pumiliosphaera размножается автоспорами и почкованием, N. bacillaris NIES-4016 и G. contorta SAG 41.84 – бинарным делением (Yamamoto et al., 2007; Eliáš, Neustupa, 2009; Darienko, Pröschold, 2015);

3) по сравнению с Picochlorum у штаммов ACSSI 104 и ACSSI 144 более толстая клеточная стенка с четко выраженным внутренним слоем, а также хорошо упорядоченная и более плотная организованная ламеллярная система хлоропласта. В отличие от Pseudochloris в триламеллярном слое клеточной стенки изученных штаммов ACSSI внутренняя пластинка темнее внешней. Оба штамма отличаются от Picochlorum и Pseudochloris накоплением крахмала в различных частях хлоропласта, особенно в старых клетках;

4) ACSSI 104 и ACSSI 144, как и большинство штаммов, вошедших с ними в один кластер, были обитателями почвы. Представители кластера имеют широкое географическое распространение – от солонцовых и каштановых почв Юга России до вечной мерзлоты Антарктиды. Типичным местом обитания сестринского рода Marvania, а также N. bacillaris NIES-4016 и G. contorta SAG 41.84 являются пресноводные водоемы (Hindák, 1976; Henley et al., 2004; Yamamoto et al., 2007). Среда обитания представителей близкородственного рода Pumiliosphaera – кислые водоемы и почва вблизи них (Darienko, Pröschold, 2015);

5) генетические различия между кластером, включающими наши и близкородственные штаммы (клады А и В), и представителями других родов варьировали в диапазоне 1,5–2,9%, что соответствует межродовому уровню для клады Nannochloris. Для сравнения, генетическая дистанция между родами Gloeotila и Nannochloris составляет 1,4%, между Gloeotila и Pumiliosphaera – 1,5%. При этом уровень генетических различий между кладами А и В – 0,4–0,5%, что соответствует межвидовому уровню, как и генетическая дистанция между видами M. coccoides и M. geminata, которая не превышает 0,2%. Исходя из этого мы можем предположить, что предлагаемый новый род, по-видимому, содержит два отдельных вида;

6) Сравнение вторичной структуры ITS2 ACCSI 104 с другими представителями кластера, для которых известны нуклеотидные последовательности ITS2, не выявило CBC. Однако были обнаружены различия в структуре IV шпильки и непарных областей I и II шпилек между членами клад A и B. Отметим, что в отличие от всех других членов группы негалофильных организмов, штаммы клады В имеют более длинный пиримидин-пиримидин мисматч во II шпильке. Штаммы клады A имеют 1 CBC в консервативном регионе II шпильки по сравнению со штаммами Marvania SAG 13.96 и SAG 12.88, а штаммы клады B – 1 CBC в вариабельной области I шпильки. Между исследуемыми штаммами и представителями Pumiliosphaera обнаружено 4 CBC в консервативных регионах II и III шпилек. Хотя между членами изученных клад А и В не выявлено CBC, уровень генетических различий указывает на то, что они могут быть отдельными видами в рамках одного рода, но для окончательного решения, на наш взгляд, требуются дополнительные исследования.

ПОСМОТРЕТЬ УВЕЛИЧЕННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ

VIEW ENLARGED FIGURE

Рис. 1. Укорененное филогенетическое дерево клады Nannochloris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), построенное методом Байеса (BI), на основе последовательностей гена 18S рРНК (1761 п.н.). В качестве статистической поддержки узлов дерева указаны значения для метода Байеса и бутстреп-значения ML (PP/BP); значения <0.7 для BI и <70% для ML не показаны. Модель нуклеотидных замен: GTR + I + G. Обозначения: жирным шрифтом выделены исследуемые штаммы ACSSI, * − аутентичные штаммы; T – типовой вид; серый фон – члены Edaphochloris nom. prov.; черный квадрат – почвенная среда обитания, белый квадрат – пресноводные водоемы, серый квадрат – морские водоемы, белый круг – другие среды обитания; A – ацидофил, H – галофил; «–»– отсутствие данных

Fig. 1. Bayesian phylogenetic tree of Nannochloris-clade (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) based on the comparison of the 18S rRNA nucleotide sequences (1761 bp). The support values are given for Bayesian inference and Maximum Likelihood (PP/BP). The values <0.7 for BI and <70% for ML are not shown. The model of nucleotide substitutions: GTR + I + G. ACSSI studied strains are highlighted in bold; * − authentic strain; T – type species; gray background – members of Edaphochloris nom. prov.; black square – soil habitat, white square –freshwater reservoirs, gray square – marine reservoirs, white circle – other habitats; A – acidophile, H – halophile; «–» – data absence

Обобщая все вышесказанное, сравнительный анализ морфологических, экологических и молекулярно-генетических характеристик членов клады Nannochloris однозначно подтверждает, что изученные штаммы ACSSI 104 и ACSSI 144 являются представителями нового рода – Edaphochloris nom. prov. Название рода происходит от преимущественно почвенной среды обитания. В качестве типового вида данного рода мы предлагаем E. andreyevae nom. prov., представителями которого являются аутентичный штамм ACSSI 104 и близкие к нему штаммы клады В (LH10HG2094, ACSSI 144, NN-4-1-D, LH08SG2053, LH08SG3093, Ant-1, JL 4-6, L23). Данный вид назван в честь альголога В.М. Андреевой (Россия), которая внесла большой вклад в изучение почвенных зеленых коккоидных микроводорослей. Штаммы клады А (KZ-2-2-4, WB67, LH08AG1034), очевидно, принадлежат к другому виду того же рода, но нуждаются в более детальном изучении. Подробный таксономический диагноз выше названных рода и вида почвенных водорослей, а также более детальное исследование членов Nannochloris-клады представлено в статье Temraleeva et al. (2022). Подготовлено по материалам V Всероссийской научной конференции с международным участием «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге», 2021 г.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта (отбор проб, изоляция штаммов, культивирование, световая микроскопия, экстракция ДНК) № 19-74-00030, Российского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта № 19-34-60002 (ПЦР, филогенетический анализ), Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, тема № 121021600184-6 (исследование ультраструктуры).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Кривина Е.С., Темралеева А.Д. Проблема идентификации и криптическое разнообразие микроводорослей клады Chlorella (Chlorophyta) // Микробиология. 2020. Т.89. Вып. 6. С. 714–727. DOI: 10.31857/S0026365620060105
2. Butcher R.W. Contributions to knowledge of the smaller marine algae // Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 1952. V.31. P. 175–191. DOI: https://doi.org/10.1017/S0025315400003751
   
3. Caisová L., Marin B., Melkonian M. A consensus secondary structure of ITS2 in the Chlorophyta identified by phylogenetic reconstruction // Protist. 2013. V.164. P. 482–496. DOI: 10.1016/j.protis.2013.04.005
4. Coleman A.W. Nuclear rRNA transcript processing versus internal transcribed spacer secondary structure // Trends in Genetics. 2015. V.31, №3. P. 157–163. DOI: 10.1016/j.tig.2015.01.002
5. Darienko T., Pröschold T. Genetic variability and taxonomic revision of the genus Auxenochlorella (Shihira et Krauss) Kalina et Puncocharova (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) // Journal of Phycology. 2015. V.51, №2. P. 394–400. DOI: 10.1111/jpy.12279
6. Droop M.R. Some new supra-littoral Protista // Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 1955. V.34. P. 233–245. DOI: https://doi.org/10.1017/S0025315400027612
   
7. Egorova I.N., Mincheva E.V., Boldina O.N. Ataktogamous green microalgae of the genus Chlorosarcinopsis Herndon (Chlorophyceae, Chlorophyta) from Zabaikalskiy region (Russia) // Pytotaxa. 2018. V.343, №1. P. 1–19.  DOI: 10.11646/phytotaxa.343.1.1.
8. Eliás M., Neustupa J. Pseudomarvania, gen. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae), a new genus for “budding” subaerial green algae Marvania aerophytica // Fottea. 2009. V.9(2). P. 169–177. DOI: 10.5507/fot.2009.017
9. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. 2021. http://www.algaebase.org (дата обращения – 8.06.2021).
10. Henley W.J., Hironaka J.L., Guillou L., Buchheim M.A., Buchheim J.A., Fawley M.W., Fawley K.P. Phylogenetic analysis of the ‘Nannochloris-like’ algae and diagnoses of Picochlorum oklahomensis gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) // Phycologia. 2004. V.43. P. 641–652. DOI: 10.2216/ i0031-8884-43-6-641.1
11. Hindák F. Marvania geminata gen. nov. et sp. nov., a new green alga // Archiv fur Hydrobiologie. 1976. V.49. P. 261–270.
12. Krasovec M., Vancaester E., Rombauts S., Bucchini F., Yau S., Hemon C., Lebredonchel H., Grimsleu N., Moreau H., Sanchez-Brosseau S., Vandepoele K., Piganeau G. Genome analyses of the microalga Pichochlorum provide insights into the evolution of thermotolerance in the green lieage // Genome Biology and Evolution. 2018. V.10, №9. P. 2347–2365. DOI: 10.1093/gbe/evy167
13. Krienitz L., Bock C. Present state of the systematics of planktonic coccoid green algae of inland waters // Hydrobiologia. 2012. V.698. P. 295–326.
14. Kützing F.T. Phycologia generalis oder Anatomie, Physiologie undSystemkunde der Tange. F.A. Brockhaus: Leipzig, 1843. P. 311–313.
15. Menzel K., Wild A. A comparative ultrastructural investigation of some Nannochloris species (Chlorococcales) with particular reference to the systematic position of Nanochlorum eucaryotum // Botanica Acta. 1989. V.102. P. 152–158. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.1989.tb00084.x
    
16. Naumann E. Notizen zur Systematik der Süsswasseralgen // Arkiv för Botanik. 1921. V.16, №2. P. 1–19.
17. Somogyi B., Felföldi T., Solymosi K., Flieger K., Márialigeti K., Böddi B., Vörös L. One step closer to eliminating the nomenclatural problems of minute coccoid green algae: Pseudochloris wilhelmii, gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) // European Journal of Phycology. 2014. V.48, №4. P. 427–436. DOI: 10.1080/09670262.2013.854411
18. Temraleeva A.D., Krivina E.S., Boldina O.N. Edaphochloris gen. nov.: a new genus of soil green algae (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) with simple morphology // Plant Systematics and Evolution. 2022. 308 (4). DOI: https://doi.org/10.1007/s00606-021-01795-8
19. Tschermak-Woess E. Zur Kenntis der Phycobionten von Lobaria linita und Normandina pulchella. Nova Hedwigia. 1981. V.35. P. 63–73.
20. Yamamoto M., Nishikawa T., Kajitani H., Kawano S. Patterns of asexual reproduction in Nannochloris bacillaris and Marvania geminata (Chlorophyta, Trebouxiophyceae). Planta. 2007. V.226, №4. P. 917–927. DOI: 10.1007/s00425-007-0538-7

Статья поступила в редакцию 20.06.2021
После доработки 15.11.2021
Статья принята к публикации 16.12.2021

Об авторах

Темралеева Анна Дисенгалиевна – Anna D. Temraleeva

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН», Пущино, Россия (Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Pushchino, Russia); руководитель группы «Альгологическая коллекция ACSSI»

temraleeva.anna@gmail.com

Кривина Елена Сергеевна – Elena S. Krivina

кандидат биологических наук
и.о. научного сотрудника, ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН», Пущино, Россия (Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Pushchino, Russia); группа «Альгологическая коллекция ACSSI»

pepelisa@yandex.ru

Болдина Ольга Николаевна – Olga N. Boldina

кандидат биологических наук
научный сотрудник, ФГБУН «Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН» (БИН РАН), Санкт-Петербург, Россия (Komarov Botanical Institute of RAS, Saint-Petersburg, Russia)

olgab1999@mail.ru

Корреспондентский адрес: 142290, Россия, г. Пущино, пр-т Науки, 3, ФИЦ ПНЦБИ РАН; тел. +7(496)773-86-33.

ССЫЛКА:

Темралеева А.Д., Кривина Е.С., Болдина О.Н. Новый род почвенных зеленых микроводорослей Edaphochloris gen. nov. (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae) // Вопросы современной альгологии. 2022. № 1 (28). P. 94–101. URL: http://www.algology.ru/1805

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-94-101

EDN – UJNEBI

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

A new genus of soil green microalgae Edaphochloris gen. nov. (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae)

Anna D. Temraleeva¹, Elena S. Krivina¹, Olga N. Boldina²

¹Federal Research Center ‘Pushchino Scientific Center for Biological Research of RAS
(Pushchino, Russia)
²Komarov Botanical Institute of RAS (Saint-Petersburg, Russia)

The problem of studying the species diversity of small single-celled green coccoid microalgae (Chlorophyta) is still relevant, since their simple and uniform cellular morphology makes it extremely difficult to correctly identify them. It is now generally accepted that the best approach for creating a new, more natural classification of “little green balls” is an approach that combines morphological, ecological, physiological and molecular phylogenetic methods. Strains ACSSI 104 and ACSSI 144 were isolated from solonetz and chestnut soil (Volgograd region, Russia). Their cells have a typical Nannochloris-like morphology: single spherical or subspherical cells, chloroplast single, parietal, cup-shaped, without pyrenoid, but with starch grains in it. Old cells accumulate numerous oil droplets in cytoplasm. Reproduction by 2−4 autospores. Autospores of both strains are equal size and exhibit liberation by rupture of sporangium cell wall. Zoospores and sexual reproduction not observed. Both strains are part of independent cluster closely related to genera Marvania, Pumiliosphaera, Nannochloris and Gloeotila. A comparative analysis of morphological (cell size, chloroplast type) and ultrastructural characteristics (structure of cell wall and lamellar system), features of reproduction (asexual reproduction by autospores only) and habitat (soil) with other members of the Nannochloris-clade, as well as results of analysis of 18S rRNA gene and ITS2 secondary structure of the studied strains, allowed us to propose a new genus – Edaphochloris with the type species – E. andreyevae. The report was prepared based on the materials of the V All-Russian Scientific Conference with international participation "Algae: problems of systematics, ecology and use in monitoring", 2021.

Keywords: ecology; light microscopy; Nannochloris-like algae; phylogenetic analysis; reproduction; taxonomy; TEM.

References

1. Butcher R.W. Contributions to knowledge of the smaller marine algae. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 1952. V.31. P. 175–191. DOI: https://doi.org/10.1017/S0025315400003751
   
2. Caisová L., Marin B., Melkonian M.  A consensus secondary structure of ITS2 in the Chlorophyta identified by phylogenetic reconstruction. Protist. 2013. V.164. P. 482–496. DOI: 10.1016/j.protis.2013.04.005
3. Coleman A.W. Nuclear rRNA transcript processing versus internal transcribed spacer secondary structure. Trends in Genetics. 2015. V.31, №3. P. 157–163. DOI: 10.1016/j.tig.2015.01.002
4. Darienko T., Pröschold T. Genetic variability and taxonomic revision of the genus Auxenochlorella (Shihira et Krauss) Kalina et Puncocharova (Trebouxiophyceae, Chlorophyta). Journal of Phycology. 2015. V.51, №2. P. 394–400. DOI: 10.1111/jpy.12279
5. Droop M.R. Some new supra-littoral Protista. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 1955. V.34. P. 233–245. DOI: https://doi.org/10.1017/S0025315400027612
   
6. Egorova I.N., Mincheva E.V., Boldina O.N. Ataktogamous green microalgae of the genus Chlorosarcinopsis Herndon (Chlorophyceae, Chlorophyta) from Zabaikalskiy region (Russia). Pytotaxa. 2018. V.343, №1. P. 1–19. DOI: 10.11646/phytotaxa.343.1.1.
7. Eliás M., Neustupa J. Pseudomarvania, gen. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae), a new genus for “budding” subaerial green algae Marvania aerophytica. Fottea. 2009. V.9(2). P. 169–177. DOI: 10.5507/fot.2009.017
8. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway. 2021. http://www.algaebase.org (date: 8.06.2021).
9. Henley W.J., Hironaka J.L., Guillou L., Buchheim M.A., Buchheim J.A., Fawley M.W., Fawley K.P. (2004). Phylogenetic analysis of the ‘Nannochloris-like’ algae and diagnoses of Picochlorum oklahomensis gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta). Phycologia. 2004. V.43. P. 641–652. DOI: 10.2216/ i0031-8884-43-6-641.1
10. Hindák F. Marvania geminata gen. nov. et sp. nov., a new green alga. Archiv fur Hydrobiologie. 1976. V.49. P. 261–270.
11. Krasovec M., Vancaester E., Rombauts S., Bucchini F., Yau S., Hemon C., Lebredonchel H., Grimsleu N., Moreau H., Sanchez-Brosseau S., Vandepoele K., Piganeau G. Genome analyses of the microalga Pichochlorum provide insights into the evolution of thermotolerance in the green lieage. Genome Biology and Evolution. 2018. V.10, №9. P. 2347–2365. DOI: 10.1093/gbe/evy167
12. Krienitz L., Bock C. Present state of the systematics of planktonic coccoid green algae of inland waters. Hydrobiologia. 2012. V.698. P. 295–326.
13. Krivina E., Temraleeva A. Identification Problems and Cryptic Diversity of Chlorella-Clade Microalgae (Chlorophyta). Microbiology. 2020. V.89, №6. P. 720–732. DOI: 10.1134/S0026261720060107
14. Kützing F.T. Phycologia generalis oder Anatomie, Physiologie undSystemkunde der Tange. F.A. Brockhaus: Leipzig, 1843. P. 311–313.
15. Menzel K., Wild A. A comparative ultrastructural investigation of some Nannochloris species (Chlorococcales) with particular reference to the systematic position of Nanochlorum eucaryotum. Botanica Acta. 1989. V.102. P. 152–158. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1438-8677.1989.tb00084.x
    
16. Naumann E. Notizen zur Systematik der Süsswasseralgen. Arkiv för Botanik. 1921. V.16, №2. P. 1–19.
17. Somogyi B., Felföldi T., Solymosi K., Flieger K., Márialigeti K., Böddi B., Vörös L. One step closer to eliminating the nomenclatural problems of minute coccoid green algae: Pseudochloris wilhelmii, gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta). European Journal of Phycology. 2014. V.48, №4. P. 427–436. DOI: 10.1080/09670262.2013.854411
18. Temraleeva A., Krivina E., Boldina O. Edaphochloris gen. nov.: a new genus of soil green algae (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) with simple morphology. Plant Systematics and Evolution. 2022. 308 (4). DOI: https://doi.org/10.1007/s00606-021-01795-8
19. Tschermak-Woess E. Zur Kenntis der Phycobionten von Lobaria linita und Normandina pulchella. Nova Hedwigia. 1981. V.35. P. 63–73.
20. Yamamoto M., Nishikawa T., Kajitani H., Kawano S. Patterns of asexual reproduction in Nannochloris bacillaris and Marvania geminata (Chlorophyta, Trebouxiophyceae). Planta. 2007. V.226, №4. P. 917–927. DOI: 10.1007/s00425-007-0538-7

Authors

Temraleeva Anna D.

ORCID ID – https://orcid.org/0000-0002-3445-0507

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Pushchino, Russia

temraleeva.anna@gmail.com

Krivina Elena S.

ORCID ID – https://orcid.org/0000-0002-0849-5832

Federal Research Center “Pushchino Scientific Center for Biological Research of the Russian Academy of Sciences”, Pushchino, Russia

pepelisa@yandex.ru

Boldina Olga N.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-1354-2410

Komarov Botanical Institute of the RAS, Saint-Petersburg, Russia

olgab1999@mail.ru

ARTICLE LINK:

Temraleeva A.D., Krivina E.S., Boldina O.N. A new genus of soil green microalgae Edaphochloris gen. nov. (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae). Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2022. № 1 (28). P. 94–101. URL: http://www.algology.ru/1805

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-94-101

EDN – UJNEBI

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