АЛЬГОЛОГИЯ:К проблеме создания системы пеннатных диатомовых водорослей на основе синтеза молекулярных и морфологических данных

№ 2 (20) 2019

по Материалам XVI Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: морфология, систематика, флористика, экология, палеогеография, биостратиграфия», посвященной 90-летию со дня рождения З.И. Глезер
19 - 24 августа 2019 г.

К проблеме создания системы пеннатных диатомовых водорослей на основе синтеза молекулярных и морфологических данных

To the creation of diatom system on the basis of molecular
and morphological data

Куликовский М.С., Кузнецова И.В., Глущенко А.М., Мальцев Е.И., Кезля Е.М.

Maxim S. Kulikovskiy, Irina V. Kuznetsova, Anton M. Glushchenko,
Yevhen I. Maltsev, Elena M. Kezlya

Институт физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва, Россия)

УДК 582.261.5

Рассматриваются основные проблемы построения системы диатомовых водорослей с использованием морфологического и молекулярно-генетического подходов.

Ключевые слова: диатомовые водоросли; система; морфология; молекулярно-генетические методы.

Попытки создания системы диатомовых водорослей продолжались в течение длительного времени. С пионерными работами A. Де Бори (Bory), многие авторы пытались суммировать данные для понимания близости отдельных таксонов, на основе изучения живых клеток диатомовых и их симметрии (Agardh, Kützing), морфологии хлоропластов (Pfitzer, Bessey, Mereschkowsky). С использованием кремнеземного панциря, как уникальной структуры, присущей только диатомовым водорослям, его изучение в световом (Van Heurck, Schütt, Karsten, Hustedt), а также в сканирующем и трансмиссионном электронных микроскопах (Simonsen, Semina & Beklemishev, Round & Crawford, Nikolaev, Nikolaev & Harwood) позволили создать ряд новых систем, наиболее разработанной и используемой из которых является система Ф. Раунда с соавт. (Round et al., 1990). Эта система была создана около тридцати лет назад, но с тех пор является единственно используемой. При этом все попытки создания систем диатомовых водорослей строились на основе личного понимания авторов об эволюции диатомовых без формального анализа признаков такими методами как, например, кладистический анализ или молекулярно-генетические методы. Молекулярно-генетический анализ филогении водорослей стал использоваться в конце 90-х годов прошлого столетия и принес много новых вопросов, часть из которых остаются нерешенными до сих пор. Созданная значительно раньше, чем началось использование молекулярно-генетических методов, система Ф. Роунда с соавт. (Round et al., 1990) не включает большое число вновь описанных родов. Это же можно сказать про систему, предложенную Э. Кокс (Cox, 2015). Построенные за последнее время филогенетические деревья включают небольшое число таксонов (Nakov et al., 2018 и др.). Тем не менее, использование современных подходов позволило понять ряд эволюционных взаимоотношений среди диатомовых водорослей. Среди главных минусов построенных деревьев можно отметить, что большие группы родов отсутствуют в них до сих пор, неоднородно представлены морские и пресноводные таксоны; идут дебаты о способах построения деревьев и являются ли отдельные группы монофилитическими. Существуют также сомнения по отдельно взятым таксонам и достоверности их определения в GenBank (стоит признать, что ранее сделанные молекулярно-генетические работы не включали ведущих систематиков, а, следовательно, многие определения таксонов ошибочны). В настоящее время показано, что моношовные диатомовые водоросли являются «производными» от двушовных, за счет редукции шва на ранних стадиях онтогенеза панциря. При этом моношовные диатомовые водоросли не являются монофилитической группой. На филогенетическом древе диатомовых моношовные водоросли располагаются в разных частях дерева (преимущественно среди Naviculales), показывая, что редукция шва шла независимо в разных эволюционных линиях диатомовых водорослей. Несмотря на понимание этих фундаментальных вещей, мы еще плохо представляем себе филогению моношовных и навикулоидных диатомовых водорослей, так как сильно ограничены в молекулярных данных для большого числа известных таксонов. Морские диатомовые изучены хуже, чем пресноводные. Практически отсутствуют данные по оценке морфологических признаков для систематики диатомовых водорослей с использованием молекулярно-генетических данных. Не разработана классификация порового аппарата у пеннатных диатомовых водорослей, тогда как именно поровый аппарат играл важную роль в эволюции диатомовых водорослей (Kulikovskiy et al., 2019).

Работа выполнена в рамках гранта РНФ 19-14-00320.

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

Список литературы

Cox E.J. Coscinodiscophyceae, Mediophyceae, Fragilariophyceae, Bacillariophyceae (Diatoms) // Jaklitsch W., Baral H.O., Lücking R., Lumbsch H.T., Frey W. (eds.). Syllabus of Plant Families. Adolf Engler’s Syllabus der Pflanzenfamilien. Part 2/1. Photoautotrophic eukaryotic Algae: Glaucocystophyta, Cryptophyta, Dinophyta / Dinozoa, Haptophyta, Heterokontophyta / Ochrophyta, Chlorarachniophyta / Cercozoa, Euglenophyta / Euglenozoa, Chlorophyta, Streptophyta. – Stuttgart: Borntraeger Verlagsbuchhandlung, 2015. – P. 64‒103.
Kulikovskiy M., Maltsev Ye., Andreeva S., Glushchenko A., Gusev E., Podunay Y., Ludwig T.V., Tusset E., Kociolek J.P. Description of a new diatom genus Dorofeyukea gen. nov. with remarks on phylogeny of the family Stauroneidaceae // Journal of Phycology. 2019. V.55, №1. P. 173‒185. DOI: https://doi.org/10.1111/jpy.12810.
Nakov T., Beaulieu J.M., Alverson A.J. Accelerated diversification is related to life history and locomotion in a hyperdiverse lineage of microbial eukaryotes (Diatoms, Bacillariophyta) // New Phytologist. 2018. V.219. P. 462–473. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.15137.
Round F.E., Crawford R.M., Mann D.G. The Diatoms. Biology and Morphology of the Genera. – Cambridge: Cambridge University Press, 1990. – 747 p.

Статья поступила в редакцию 1.06.2019
Статья принята к публикации 21.07.2019

Об авторах

Куликовский Максим Сергеевич – Maxim S. Kulikovskiy

доктор биологических наук
ведущий научный сотрудник, зав. Лабораторией молекулярной систематики водных растений, Институт физиологии растений имени. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

max-kulikovsky@yandex.ru

Кузнецова Ирина Валерьевна – Irina V. Kuznetsova

научный сотрудник, Институт физиологии растений имени. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

pantao@yandex.ru

Глущенко Антон Михайлович – Anton M. Glushchenko

chelovek91_91@mail.ru

Мальцев Евгений Иванович – Yevhen I. Maltsev

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, зав. Лабораторией молекулярной систематики водных растений, Институт физиологии растений имени. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

ye.maltsev@gmail.com

Кезля Елена Михайловна – Elena M. Kezlya

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

melosira@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 127276, г. Москва, Ботаническая ул., 35, ИФР РАН. Телефон (499)678-54-00.

ССЫЛКА:

Куликовский М.С., Кузнецова И.В., Глущенко А.М., Мальцев Е.И., Кезля Е.М. К проблеме создания системы пеннатных диатомовых водорослей на основе синтеза молекулярных и морфологических данных // Вопросы современной альгологии. 2019. № 2 (20). С. 184–186. URL: http://algology.ru/1526

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-184-186

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

To the creation of diatom system on the basis
of molecular and morphological data

Maxim S. Kulikovskiy, Irina V. Kuznetsova, Anton M. Glushchenko,
Yevhen I. Maltsev, Elena M. Kezlya

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS (Moscow, Russia)

Main problems for creation of diatom system on the basis of morphological and molecular methods are discussed.

Key words: diatoms; system; morphology; molecular methods.

References

Cox E.J. Coscinodiscophyceae, Mediophyceae, Fragilariophyceae, Bacillariophyceae (Diatoms). In: Jaklitsch W., Baral H.O., Lücking R., Lumbsch H.T., Frey W. (eds.). Syllabus of Plant Families. Adolf Engler’s Syllabus der Pflanzenfamilien. Part 2/1. Photoautotrophic eukaryotic Algae: Glaucocystophyta, Cryptophyta, Dinophyta / Dinozoa, Haptophyta, Heterokontophyta / Ochrophyta, Chlorarachniophyta / Cercozoa, Euglenophyta / Euglenozoa, Chlorophyta, Streptophyta. Borntraeger Verlagsbuchhandlung, Stuttgart, 2015. P. 64‒103.
Kulikovskiy M., Maltsev Ye., Andreeva S., Glushchenko A., Gusev E., Podunay Y., Ludwig T.V., Tusset E., Kociolek J.P. Description of a new diatom genus Dorofeyukea gen. nov. with remarks on phylogeny of the family Stauroneidaceae. Journal of Phycology. 2019. V.55, №1. P. 173‒185. DOI: https://doi.org/10.1111/jpy.12810.
Nakov T., Beaulieu J.M., Alverson A.J. Accelerated diversification is related to life history and locomotion in a hyperdiverse lineage of microbial eukaryotes (Diatoms, Bacillariophyta). New Phytologist. 2018. V.219. P. 462–473. DOI: https://doi.org/10.1111/nph.15137.
Round F.E., Crawford R.M., Mann D.G. The Diatoms. Biology and Morphology of the Genera. Cambridge University Press, Cambridge, 1990. 747 p.

Authors

Kulikovskiy Maxim S.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-0999-9669