Давидович О.И., Давидович Н.А.

Olga I. Davidovich, Nickolai A. Davidovich

Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН
(Феодосия, Россия)
 

УДК 582.261.5 + 581.162

Изучение полового воспроизведения у представителей пеннатных диатомовых водорослей рода Haslea (H. ostrearia, H. karadagensis, H. provincialis, H. crucigera, H. subagnita) показало, что все они имеют один и тот же тип полового воспроизведения. Полученные нами и литературные данные свидетельствуют о том, что схема процесса полового воспроизведения является консервативной родовой характеристикой.

Ключевые слова: Haslea; диатомовые водоросли; половое воспроизведение; репродуктивная совместимость.

У подавляющего числа видов диатомовых водорослей в процессе вегетативного деления клетки постоянно уменьшаются в размерах. Восстановление исходных размеров происходит в процессе полового воспроизведения. Половой процесс является обязательным этапом жизненных циклов для большинства диатомовых водорослей (Drebes, 1974; Round et al., 1990; Chepurnov, 2004). Центрические диатомовые являются гомоталличными: по сути, они обоеполы и способны производить как яйцеклетки, так и сперматозоиды. У центрических половой процесс — оогамия. В течение последних 20 лет наблюдался быстрый прогресс в понимании того, как проявляется пол у пеннатных диатомовых. Было показано, что большинство пеннатных являются гетероталличными водорослями, пол у них детерминирован генетическими факторами, поэтому для оплодотворения необходимо участие клеток разных клонов (за исключением случаев гомоталлического воспроизведения) (Chepurnov et al., 2004; Mann, Chepurnov, 2005; Amato et al., 2007; Poulíčková, 2007; Давидович, 2009; Trobajo et al., 2009; Mann, Poulíčková, 2010). Пеннатные диатомовые имеют разнообразные неоогамные типы полового процесса. Половое воспроизведение может происходить в форме аллогамии или аутомиксиса (педогамии или автогамии), иногда встречается апомиксис. Л. Гейтлер систематизировал способы ауксоспорообразования, разделив их на четыре типа (Geitler, 1973). В настоящее время эта система наиболее часто используется исследователями, изучающими половое воспроизведение пеннатных диатомовых водорослей.

В нашей лаборатории был исследован половой процесс и система скрещивания пеннатных диатомовых рода Haslea из географически удаленных мест. Haslea ostrearia Simonsen 1974 выделена из устричных прудов, вблизи залива Бургнеф (Атлантический океан, Франция) (Davidovich et al., 2009). H. karadagensis Davidovich, Gastineau et Mouget 2012 (Davidovich et al., 2012; Gastineau et al., 2012). Клоны H. karadagensis были выделены из проб, отобранных в бухте рядом с Карадагской научной станцией (44º54'40"N и 35º12'05"E). H. provincialis Gastineau, Hansen et Mouget обнаружена на песчаных пляжах скалистых бухт на французском побережье Средиземного моря в районе населенного пункта Булурис (Франция) (43°2'45"N, 6°47'42"E). Род Haslea Simonsen хорошо известен отчасти из-за вида H. ostrearia, который синтезирует и выделяет во внешнюю среду сине-зеленый полифенольный пигмент под названием «мареннин» и несет ответственность за окрашивание тканей устриц в зелёный цвет. По цвету пигментов виды слегка различаются.

Половой процесс у всех названных представителей рода Haslea является полностью изогамным. Наблюдалась морфологическая и поведенческая изогамия. Гетероталлическое половое воспроизведение у исследованных видов начиналось в репродуктивно совместимых парах клонов со спаривания двух подвижных клеток (гаметангиев), происходящих из различных клонов. Гетероталлизм легко определялся, так как средние размеры клеток в клонах были разные, и в парах гаметангиальных клеток присутствовали клетки двух размеров. Гаметангии сближались поясок к пояску. В конце мейоза каждый гаметангий содержал две сферические гаметы, лежащие по обе стороны от трансапикальной плоскости. Между зиготами и гаметангиальными створками контакта не наблюдалось, и не было никаких видимых вокруг них слизистых оболочек. Обычно каждая гаметангиальная пара производила две инициальные клетки. Генеративные клетки также как и вегетативные содержали характерный синий пигмент.

Несмотря на морфологическое и генетическое сходство все три исследованных вида репродуктивно отделены друг от друга. Репродуктивная изоляция между ними является презиготической. Морфологическое сходство и обнаруженная при этом репродуктивная изоляция свидетельствуют о том, что механизмы распознавания и спаривания клеток эволюционировали быстрее, чем морфология панциря.

По такому же типу воспроизводились не имеющие синего пигмента («неокрашенные») виды Haslea: H. crucigera (W.Smith) Simonsen 1974 (Von Karsten, 1899) и H. subagnita (Proshkina-Lavrenko) Makarova et Karayeva (Чепурнов, 1993). Таким образом, все пять видов из рода Haslea воспроизводятся по одной и той же схеме, соответствующей типу IB2a классификации Гайтлера (Geitler, 1973). Следовательно, можно предположить, что схема процесса полового воспроизведения является консервативной родовой характеристикой. Анализ литературных данных (Geitler, 1973; Mann, 1993; Chepurnov et al., 2004 и др.) показывает, что это типично не только для изученного рода.

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

Список литературы

1. Давидович Н.А. Тенденции в развитии репродуктивной биологии Bacillariophyta // Альгология. 2009. Т.19, №4. С. 436–449
2. Чепурнов В.А. Половой процесс у двудомной водоросли Haslea subagnita (Pr.-Lavr.) Makar. et Kar. (Bacillariophyta) // Альгология. 1993. Т.3, №4. С. 37–40.
3. Amato A., Kooistra W.H.C.F., Ghiron J.H.L., Mann D.G., Pröschold T., Montresor M. Reproductive isolation among sympatric cryptic species in marine diatoms // Protist. 2007. V.158, №2. P. 193–207. DOI: https://doi.org/10.1016/j.protis.2006.10.001.
4. Chepurnov V.A., Mann D.G., Sabbe K., Vyverman W. Experimental studies on sexual reproduction in diatoms // International Review of Cytology. 2004. V.237. P. 91–154. DOI: https://doi.org/10.1016/S0074-7696(04)37003-8.
5. Davidovich N.A., Mouget L., Gaudin P. Heterothallism in the pennate diatom Haslea ostrearia (Bacillariophyta) // European Journal of Phycology. 2009. V.44. P. 251–261. DOI: https://doi.org/10.1080/09670260802710301
6. Davidovich N.A., Gastineau R., Gaudin P., Davidovich O.I., Mouget J-L. Sexual reproduction in the newly-described blue diatom, Haslea karadagensis // Fottea, Olomouc. 2012. V.12, №2. P. 219–229. DOI: https://doi.org/10.5507/fot.2012.016.
7. Gastineau R., Davidovich N.A., Bardeau J-F., Caruso A., Leignel V., Hardivillier Y., Jacquette B., Davidovich O., Rincé Y., Gaudin P., Cox E., Mouget J-L. Haslea karadagensis (Bacillariophyta): a second blue diatom, recorded from the Black Sea and producing a novel blue pigment // European Journal of Phycology. 2012. V.47. P. 469–479. DOI: https://doi.org/10.1080/09670262.2012.741713.
8. Geitler L. Auxosporenbildung und Systematik bei pennaten Diatomeen und die Cytologie von Cocconeis-Sippen // Osterreichische Botanische Zeitschrift. 1973. V.122. S. 299–321. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01376232.
9. Mann D.G. Patterns of sexual reproduction in diatoms // Hydrobiologia. 1993. V.269/270. P. 11–20. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00027999.
10. Mann D.G., Chepurnov V.A. Auxosporulation, mating system, and reproductive isolation in Neidium (Bacillariophyta) // Phycologia. 2005. V.44(3). P. 335–350. DOI: https://doi.org/10.2216/0031-8884(2005)44[335:AMSARI]2.0.CO;2.
11. Mann D.G., Poulíčková A. Mating system, auxosporulation, species taxonomy and evidence for homoploid evolution in Amphora (Bacillariophyta) // Phycologia. 2010. V.49(2). P. 183–201. DOI: https://doi.org/10.2216/PH09-08.1.
12. Poulíčková A., Mayama S., Chepurnov V.A., Mann D.G. Heterothallic auxosporulation, incunabula and perizonium in Pinnularia (Bacillariophyceae) // European Journal of Phycology. 2007. V.42(4). P. 367–390. DOI: 10.2216/PH09-08.1.
13. Round F.E., Crawford R.M., Mann D.G. Diatoms: biology and morphology of the genera. – Cambridge: Cambridge University Press, 1990. – 747 p.
14. Trobajo R., Clavero E., Chepurnov V.A., Sabbe K., Mann D.G., Ishihara S., Cox E.J. Morphological, genetic and mating diversity within the widespread bioindicator Nitzschia palea (Bacillariophyceae) // Phycologia. 2009. V.48(6). P. 443–459. DOI: https://doi.org/10.2216/08-69.1.
15. Von Karsten G. Die Diatomeen der Kieler Bucht // Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen. 1899. Bd. 4. S.17–205.

Статья поступила в редакцию 1.06.2019
Статья принята к публикации 21.07.2019

Об авторах

Давидович Ольга Ивановна – Olga I. Davidovich

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Карадагская научная станция им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН», Феодосия, Россия (Federal State Budget Scientific Institution «Karadag Scientific Station by T.I. Vyazemsky – Nature Reserve of RAS», Feodosiya, Russia)

olivdav@mail.ru

Давидович Николай Александрович – Nickolai A. Davidovich

кандидат биологических наук
ведущий научный сотрудник, зав. лабораторией водорослей и микробиоты, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Карадагская научная станция им. Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН», Феодосия, Россия (Federal State Budget Scientific Institution «Karadag Scientific Station by T.I. Vyazemsky – Nature Reserve of RAS», Feodosiya, Russia)

nickolaid@yandex.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 298188, г. Феодосия, пгт. Курортное, ул. Науки, 22. Телефон: (978)892-45-22.

ССЫЛКА:

Давидович О.И., Давидович Н.А. Является ли тип полового процесса родовой характеристикой? // Вопросы современной альгологии. 2019. № 2 (20). С. 190–193. URL: http://algology.ru/1478

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-190-193

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Is the type of sexual process a generic characteristic?

Olga I. Davidovich, Nickolai A. Davidovich

Karadag Scientific Station by T.I. Vyazemsky – Nature Reserve of RAS (Feodosiya, Russia)

The study of sexual reproduction in members of the pennate diatoms of the genus Haslea (H. ostrearia, H. karadagensis, H. provincialis, H. crucigera, H. subagnita) showed that they all have the same type of sexual reproduction. Our and literature data suggest that the scheme of the process of sexual reproduction is a conservative generic characteristic.

Key words: Haslea; diatoms; sexual reproduction; reproductive compatibility.

References

1. Amato A., Kooistra W.H.C.F., Ghiron J.H.L., Mann D.G., Pröschold T., Montresor M. Reproductive isolation among sympatric cryptic species in marine diatoms. Protist. 2007. V.158, №2. P.193–207. DOI: https://doi.org/10.1016/j.protis.2006.10.001.
2. Chepurnov V.A. Polovoy protsess u dvudomnoy vodorosli Haslea subagnita (Pr.-Lavr.) Makar. et Kar. (Bacillariophyta) [The sexual process in the dioecious alga Haslea subagnita (Pr.-Lavr.) Makar. et Kar. (Bacillariophyta)]. Algologiya. 1993. V.3, №4. P.37–40.(In Rus.).
3. Chepurnov V.A., Mann D.G., Sabbe K., Vyverman W. Experimental studies on sexual reproduction in diatoms. International Review of Cytology. 2004. V.237. P.91–154. DOI: https://doi.org/10.1016/S0074-7696(04)37003-8.
4. Davidovich N.A Tendencies in development of reproductive biology in diatomic algae. International Journal on Algae. 2010. V.12(1). P.15–18. DOI: https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v12.i1.10.
5. Davidovich N.A., Gastineau R., Gaudin P., Davidovich O.I., Mouget J-L. Sexual reproduction in the newly-described blue diatom, Haslea karadagensis. Fottea, Olomouc. 2012. V.12, №2. P.219–229. DOI: https://doi.org/10.5507/fot.2012.016.
6. Davidovich N.A., Mouget L., Gaudin P. Heterothallism in the pennate diatom Haslea ostrearia (Bacillariophyta). European Journal of Phycology. 2009. V.44. P.251–261. DOI: https://doi.org/10.1080/09670260802710301
7. Gastineau R., Davidovich N.A., Bardeau J-F., Caruso A., Leignel V., Hardivillier Y., Jacquette B., Davidovich O., Rincé Y., Gaudin P., Cox E., Mouget J-L. Haslea karadagensis (Bacillariophyta): a second blue diatom, recorded from the Black Sea and producing a novel blue pigment. European Journal of Phycology. 2012. V.47. P.469–479. DOI: https://doi.org/10.1080/09670262.2012.741713.
8. Geitler L. Auxosporenbildung und Systematik bei pennaten Diatomeen und die Cytologie von Cocconeis-Sippen. Osterreichische Botanische Zeitschrift. 1973. V.122. S.299–321. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01376232.
9. Mann D.G. Patterns of sexual reproduction in diatoms. Hydrobiologia. 1993. V.269/270. P.11–20. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00027999.
10. Mann D.G., Chepurnov V.A. Auxosporulation, mating system, and reproductive isolation in Neidium (Bacillariophyta). Phycologia. 2005. V.44(3). P.335–350. DOI: https://doi.org/10.2216/0031-8884(2005)44[335:AMSARI]2.0.CO;2.
11. Mann D.G., Poulíčková A. Mating system, auxosporulation, species taxonomy and evidence for homoploid evolution in Amphora (Bacillariophyta). Phycologia. 2010. V.49(2). P.183–201. DOI: https://doi.org/10.2216/PH09-08.1.
12. Poulíčková A., Mayama S., Chepurnov V.A., Mann D.G. Heterothallic auxosporulation, incunabula and perizonium in Pinnularia (Bacillariophyceae). European Journal of Phycology. 2007. V.42(4). P.367–390. DOI: 10.2216/PH09-08.1.
13. Round F.E., Crawford R.M., Mann D.G. Diatoms: biology and morphology of the genera. Cambridge University Press, Cambridge, 1990. 747p.
14. Trobajo R., Clavero E., Chepurnov V.A., Sabbe K., Mann D.G., Ishihara S., Cox E.J. Morphological, genetic and mating diversity within the widespread bioindicator Nitzschia palea (Bacillariophyceae). Phycologia. 2009. V.48(6). P.443–459. DOI: https://doi.org/10.2216/08-69.1.
15. Von Karsten G. Die Diatomeen der Kieler Bucht. Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen. 1899. Bd.4. S.17–205.

Authors

Davidovich O.I. 

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

Karadag Scientific Station by T.I. Vyazemsky – Nature Reserve of RAS, Feodosiya, Russia

olivdav@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.

Karadag Scientific Station by T.I. Vyazemsky – Nature Reserve of RAS, Feodosiya, Russia

karadag-algae@yandex.ru

ARTICLE LINK:

Davidovich O.I., Davidovich N.A. Is the type of sexual process a generic characteristic? Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2019. № 2 (20). С. 190–193. URL: http://algology.ru/1478

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-190-193

When reprinting a link to the site is required

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