Полякова С.Л.¹, Давидович Н.А.¹, Стоник И.В.², Орлова Т.Ю.²

Svetlana L. Polyakova, Nickolai A. Davidovich, Inna V. Stonik,
Tatiana Yu. Orlova

¹Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН –
филиал ФИЦ ИНБЮМ имени А.О. Ковалевского (Феодосия, Россия)
²Национальный научный центр морской биологии имени А.В. Жирмунского ДВО РАН –
ННЦМБ ДВО РАН (Владивосток, Россия)

УДК 582.26:574.9

Используя методы репродуктивной биологии, получено успешное меж- и внутрипопуляционное половое воспроизведение штаммов Pseudo-nitzschia delicatissima. Клетки выделены из географически удаленных друг от друга на значительное расстояние популяций из Черного и Японского морей (около десяти тыс. км.). Репродуктивная совместимость подтверждает принадлежность штаммов к токсикогенному виду-космополиту P. delicatissima. В одном из штаммов P. delicatissima отмечено появление постинициальных, находящихся в начале жизненного цикла клеток, что свидетельствует о произошедшем внутриклоновом воспроизведении. Отмечено изменение длины клеток P. delicatissima от 106 мкм у самых крупных начальных клеток до 16 мкм у предельно измельчавших, что позволило расширить ранее известные границы диапазона размеров, характерных для вида.

Ключевые слова: Pseudo-nitzschia delicatissima; половое воспроизведение; жизненный цикл; гомоталлизм; Черное море; Японское море

Pseudo-nitzschia delicatissima (Cleve) Heiden довольно распространенный (Hasle, 2002) токсикогенный вид рода Pseudo-nitzschia H. Peragallo, 1900. Как и Pseudo-nitzschia caliantha, P. delicatissima относится к видам-космополитам и является одним из 26 видов с подтвержденной токсикогенной активностью клеток (Bates et al., 2018). Во время цветения в Неаполитанском заливе (Средиземное море) отмечено внутривидовое криптическое разнообразие. Присутствие различных типов внутреннего транскрибируемого спейсера (ITS) (Orsini et al., 2004), может быть причиной репродуктивной изолированности, несмотря на схожесть морфологических характеристик (Amato et al., 2005).

Данные, полученные нами в лабораторных экспериментах по внутрипопуляционной и межпопуляционной системе скрещивания черноморских штаммов и штаммов, выделенных из проб фитопланктона, собранных в бухте Соболь Японского моря, показывают отсутствие репродуктивных барьеров и презиготической изоляции в первом поколении (рис. 1a), несмотря на внушительное расстояние, около 10 тыс. километров. Различия условий местообитания популяций делают возможным изменения некоторых экофизиологических характеристик, как в случае с P. pungens (Kim et al., 2015) и P. seriata (Hansen et al., 2011). Даже если допустить наличие экофизиологических различий между изученными популяциями, можно констатировать, что они не столь значительны для появления репродуктивных барьеров и расхождения видов.

Для большинства изученных представителей рода Pseudo-nitzschia доминирующей системой скрещивания является гетероталлическое воспроизведение, единственный подтвержденный на сегодняшний день случай гомоталлизма описан для P. brasiliana (Quijano-Scheggia et al., 2009).

В наших наблюдениях в клоновой культуре P. delicatissima, выделенной из Японского моря в 2019 г., и уже предельно измельчавшей (16 мкм), отмечено появление крупных клеток, близких по размеру к максимальновидоспецифическому (63 мкм) (рис. 1b). Для вида P. delicatissima это первый зафиксированный случай гомоталлизма.

Альберто Амато с соавторами в своей работе (Amato et al., 2005) указали на зависимость размера дочерних клеток от размера родительских клеток P. delicatissima. Максимальный зарегистрированный размер клеток в этой работе (94 мкм), как отмечают авторы, может быть превышен клетками на начальном этапе жизненного цикла, произведенными родительскими штаммами, размер которых больше штаммов, задействованных в экспериментах. Результаты наших экспериментов по скрещиванию штаммов P. delicatissima показали корреляцию между размером инициальных и родительских клеток. Размер инициальных клеток варьировал в диапазоне 71–106 мкм, при этом размер родительских клеток менялся от 25 до 45 мкм соответственно.

                                          a                                                                              b        

Рис. 1. a – Гаметы, растущие зиготы в смешанном посеве штаммов Pseudo-nitzschia delicatissima; b – Результат внутриклонового воспроизведения штамма Pseudo-nitzschia delicatissima

Fig. 1. a – Gametes and developing zygotes in a mixed culture of Pseudo-nitzschia delicatissima strains; b – Result of intraclonal reproduction in Pseudo-nitzschia delicatissima strain

Финансирование. Работа выполнена в рамках госзаданий Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (№ 124030100100-0 и № 121082600038-3). Использованы ресурсы Центров коллективного пользования «Коллекция диатомовых водорослей мирового океана» и «Морской биобанк».

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

Список литературы

1. Amato A., Orsini L., D’alelio D., Montresor M. Life cycle, size reduction patterns, and ultrastructure of the pennate planktonic diatom Pseudo-nitzschia delicatissima (Bacillariophyceae). // Journal of Phycology. 2005. V.41, №3. P. 542–556. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2005.00080.x
2. Bates S.S., Hubbard K.A., Lundholm N., Montresor M., Leaw C.P. Pseudo-nitzschia, Nitzschia, and domoic acid: New research since 2011. // Harmful Algae. 2018. V.79. P. 3–43. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.06.001
3. Hansen L.R., Soylu S., Kotaki Y., Moestrup Ø., Lundholm N. Toxin production and temperature-induced morphological variation of the diatom Pseudo-nitzschia seriata from the Arctic. // Harmful Algae. 2011. V.10, №6. P. 689–696. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hal.2011.05.004
4. Hasle G. R. Are most of the domoic acid-producing species of the diatom genus Pseudo-nitzschia cosmopolites? // Harmful Algae. 2002. V. 1, №2. P. 137–46. DOI: https://doi.org/10.1016/S1568-9883(02)00014-8
5. Kim J.H., Park B.S., Kim J.H., Wang P. Intraspecific diversity and distribution of the cosmopolitan species Pseudo-nitzschia pungens (Bacillariophyceae): morphology, genetics, and ecophysiology of the three clades // J. Phycol. 2015. V.51, №1. P. 159–172. DOI: https://doi.org/10.1111/jpy.12263
6. Orsini L., Procaccini G., Sarno D., Montresor M. Multiple rDNA ITS-types within the diatom Pseudo-nitzschia delicatissima (Bacillariophyceae) and their relative abundances across a spring bloom in the Gulf of Naples. // Mar. Ecol. Prog. Ser. 2004. V.271. P. 87–98.
7. Quijano-Scheggia S., Garcés E., Andree K., Fortuño J.M., Camp J. Homothallic auxosporulation in Pseudo-nitzschia brasiliana (Bacillariophyta) // J. Phycol. 2009. V.45, №1. P. 100–107. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2008.00636.x

Статья поступила в редакцию 18.06.2025
После доработки 01.08.2025
Статья принята к публикации 28.08.2025

Об авторах

Полякова Светлана Леонидовна – Svetlana L. Polyakova

научный сотрудник, Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФИЦ ИНБЮМ им. А.О. Ковалевского, Феодосия, Россия (Vyazemsky Karadag Scientific Station of Kovalevskii Institute of Biology of the Southern Seas, RAS, Russia, Feodosia)

svietlana.poliakova.77@mail.ru

Давидович Николай Александрович – Nickolai A. Davidovich

доктор биологических наук
зав. лабораторией, Карадагская научная станция имени Т.И. Вяземского – природный заповедник РАН – филиал ФИЦ ИНБЮМ им. А.О. Ковалевского, Феодосия, Россия (Vyazemsky Karadag Scientific Station of Kovalevskii Institute of Biology of the Southern Seas, RAS, Russia, Feodosia)

nickolaid@yandex.ru

Стоник Инна Валентиновна – Inna V. Stonik

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунcкого ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН), Владивосток, Россия (Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, RAS, Russia, Vladivostok)

innast2004@mail.ru

Орлова Татьяна Юрьевна – Tatiana Yu. Orlova

кандидат биологических наук
зам. директора, зав. лабораторией, Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунcкого ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН), Владивосток, Россия (Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, RAS, Russia, Vladivostok)

torlova06@mail.ru

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

ССЫЛКА:

Полякова С.Л., Давидович Н.А., Стоник И.В., Орлова Т.Ю. Репродуктивная совместимость географически удаленных популяций токсикогенного вида Pseudo-nitzschia delicatissima (Cleve) Heiden// Вопросы современной альгологии. 2025. № 1–2(37–38). С. 51–54. URL: http://algology.ru/2126

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-51-54

EDN – UKSUBA

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

Reproductive compatibility of geographically distant populations
of the toxigenic species Pseudo-nitzschia delicatissima (Cleve) Heiden

Svetlana L. Polyakova¹, Nickolai A. Davidovich¹, Inna V. Stonik²,
Tatiana Yu. Orlova²

¹Vyazemsky Karadag Scientific Station of Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas, RAS (Feodosia, Russia)
²Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, RAS (Vladivostok, Russia)

Using the methods of reproductive biology, successful inter- and intra-population sexual reproduction of Pseudo-nitzschia delicatissima strains was achieved. The clone cells were isolated from geographically distant populations of the Black Sea and the Sea of Japan (about ten thousand km). Reproductive compatibility confirms that the strains belong to the toxicogenic cosmopolitan species, P. delicatissima. In one of the P. delicatissima strains, the appearance of post-initial cells located at the beginning of the life cycle was noted, which indicates the presence of intraclonal reproduction. Changes in cell length in P. delicatissima were noted, from 106 µm in the largest original cells to 16 µm in extremely thinned ones, which made it possible to expand the previously known boundaries of the size range characteristic of the species.

Key words: Pseudo-nitzschia delicatissima; sexual reproduction; life cycle; homothallism; Black Sea; Sea of Japan

References

1. Amato A., Orsini L., D’alelio D., Montresor M. Life cycle, size reduction patterns, and ultrastructure of the pennate planktonic diatom Pseudo-nitzschia delicatissima (Bacillariophyceae). Journal of Phycology. 2005. V.41, №3. P. 542–556. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2005.00080.x
2. Bates S.S., Hubbard K.A., Lundholm N., Montresor M., Leaw C.P. Pseudo-nitzschia, Nitzschia, and domoic acid: New research since 2011. Harmful Algae. 2018. V.79. P. 3–43. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hal.2018.06.001
3. Hansen L.R., Soylu S., Kotaki Y., Moestrup Ø., Lundholm N. Toxin production and temperature-induced morphological variation of the diatom Pseudo-nitzschia seriata from the Arctic. Harmful Algae. 2011. V.10, №6. P. 689–696. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hal.2011.05.004
4. Hasle G. R. Are most of the domoic acid-producing species of the diatom genus Pseudo-nitzschia cosmopolites? Harmful Algae. 2002. V. 1, №2. P. 137–46. DOI: https://doi.org/10.1016/S1568-9883(02)00014-8
5. Kim J.H., Park B.S., Kim J.H., Wang P. Intraspecific diversity and distribution of the cosmopolitan species Pseudo-nitzschia pungens (Bacillariophyceae): morphology, genetics, and ecophysiology of the three clades. J. Phycol. 2015. V.51, №1. P. 159–172. DOI: https://doi.org/10.1111/jpy.12263
6. Orsini L., Procaccini G., Sarno D., Montresor M. Multiple rDNA ITS-types within the diatom Pseudo-nitzschia delicatissima (Bacillariophyceae) and their relative abundances across a spring bloom in the Gulf of Naples. Mar. Ecol. Prog. Ser. 2004. V.271. P. 87–98.
7. Quijano-Scheggia S., Garcés E., Andree K., Fortuño J.M., Camp J. Homothallic auxosporulation in Pseudo-nitzschia brasiliana (Bacillariophyta). J. Phycol. 2009. V.45, №1. P. 100–107. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2008.00636.x

Authors

Polyakova Svetlana L.

ORCID - https://orcid.org/0000-0002-1551-3031, eLIBRARY SPIN-код 8980-5197.

Vyazemsky Karadag Scientific Station of Kovalevskii Institute of Biology of the Southern Seas, RAS, Russia, Feodosia

svietlana.poliakova.77@mail.ru

Davidovich Nickolai A. 

ORCID - https://orcid.org/0000-0002-3510-0453, Scopus Author ID - 6603538737,
ResearcherID - G-2304-2017, eLIBRARY SPIN-код 3588-2870.

Vyazemsky Karadag Scientific Station of Kovalevskii Institute of Biology of the Southern Seas, RAS, Russia, Feodosia

nickolaid@yandex.ru

Stonik Inna V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-1467-0374; eLIBRARY SPIN-код 9055-1244

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, RAS, Russia, Vladivostok

innast2004@mail.ru

Orlova Tatiana Yu.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-5246-6967; eLIBRARY SPIN-код 1604-9058

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, RAS, Russia, Vladivostok

torlova06@mail.ru

ARTICLE LINK:

Polyakova S.L., Davidovich N.A., Stonik I.V., Orlova T.Yu. Reproductive compatibility of geographically distant populations of the toxigenic species Pseudo-nitzschia delicatissima (Cleve) Heiden. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2025. № 1–2(37–38). С. 51–54. URL: http://algology.ru/2126

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-51-54

EDN – UKSUBA

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