Метаболомы литоральных водорослей-макрофитов Белого моря

Ильин Александр Александрович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Водоросли литорали обитают в жёстких условиях, подвергаясь действию многочисленных абиотических факторов. В их число входят изменение солёности, оводнённости, температуры окружающей среды и освещённости. При этом на литорали обитают водоросли из различных эволюционных линий – зелёной, красной и бурой. Благодаря различному происхождению организмы разных таксонов могут иметь различные механизмы адаптации к этим экстремальным условиям, которые у прикреплённых организмов представлены изменением биохимического состава. В данной работе с помощью метаболомного анализа были исследованы водоросли 9 видов, Ulva intestinalis, Cladophora fracta, Cladophora rupestris, Palmaria palmata, Odonthalia dentata, Fucus serratus, Fucus disthicus, Ascophyllum nodosum и Pelvetia canalliculata, относящиеся к зелёным, красным и бурым линиям. С помощью различных методов кластеризации были показаны группы, в которые объединяются образцы по полученным данным, а также были выявлены метаболиты, содержание которых свойственно каждой из эволюционных групп.

Большая часть Земли покрыта морями. Условия этой среды весьма разнообразны и обеспечивают спектр экосистем с различным сочетанием солёности, интенсивности УФ излучения, температуры, давления. Одним из важнейших компонентов морских являются водоросли. Их роль состоит в продукции биомассы, кислорода, участии в пищевых сетях и образовании убежищ для других видов. По данным на начало 2010-ых годов, известно около 32000 видов водорослей (Guiry, 2012). Их число продолжает увеличиваться с каждым новым открытым видом.
Один из признаков, по которым можно разделить водоросли – прикреплённость. Часть водорослей способна к перемещению в пространстве, в то время как другая постоянно прикреплена к субстрату. Вторая группа интересна сравнительно большим количеством сформированных биохимических механизмов адаптации к изменению внешних условий, что вызвано отсутствием возможности избежать действия неблагоприятных факторов и изменить условия произрастания на более оптимальные.
Пожалуй, наибольшее число стрессовых факторов выявляется на литорали. Это связано с тем, что она находится на границе моря и периодически осушается. Из-за этого амплитуда действия многих стрессоров возрастает.
При этом водоросли вообще, и в частности водоросли-макрофиты, обитающие на литорали, являются очень разнородной группой, включающей в себя предположительно несколько эволюционных ветвей (Keeling, 2010). Благодаря различной эволюции организмы разных таксонов могут иметь различные механизмы адаптации к этим экстремальным условиям.
Исследование механизмов адаптации к абиотическим факторам весьма интересно по многим причинам. Во-первых, накапливаются знания об существующих способах переносить изменения окружающей среды. Во-вторых, сравнение близких эволюционных групп позволяет реконструировать ход эволюции. В-третьих, изучение возможных механизмов адаптационных изменений при действии экстремальных условий позволяет расширить практическое использования полученных данных при регуляции устойчивости, в том числе культурных растений. Значение исследования водорослей-макрофитов важно с прикладной точки зрения, так как многие из них используются как продукты питания благодаря их съедобности и наличию ценных питательных веществ (например, полиненасыщенных жирных кислот), содержат различные потенциально применимые в фармацевтике или исследованиях вещества (к примеру, фукоксантин и каиновая кислота). Всё это ведёт к росту числа исследований, посвящённых метаболическим адаптациям к абиотическим условиям среды водорослей(Jørgensen& Olesen, 2018).

Poolman, M. G., Miguet, L., Sweetlove, L. J., & Fell, D. A. (2009). A Genome-Scale Metabolic Model of Arabidopsis and Some of Its Properties. Plant Physiology, 151(3), 1570–1581. https://doi.org/10.1104/pp.109.141267
Förster, J., Famili, I., Palsson, B. O., & Nielsen, J. (2003). Large-scale evaluation of in silico gene deletions in Saccharomyces cerevisiae. Omics : A Journal of Integrative Biology, 7(2), 193–202. https://doi.org/10.1089/153623103322246584
Edwards, J. S., & Palsson, B. O. (2000). Robustness Analysis of the Escherichia coli Metabolic Network, 927–939.
Prigent, S., Collet, G., Dittami, S. M., Delage, L., Ethis de Corny, F., Dameron, O., … Tonon, T. (2014). The genome-scale metabolic network of Ectocarpus siliculosus (EctoGEM): a resource to study brown algal physiology and beyond. The Plant Journal, 80(2), 367–381. https://doi.org/10.1111/tpj.12627
Coyer, J. A., Hoarau, G., Pearson, G., Mota, C., Jüterbock, A., Alpermann, T., … Olsen, J. L. (2011). Genomic scans detect signatures of selection along a salinity gradient in populations of the intertidal seaweed Fucus serratus on a 12km scale. Marine Genomics, 4(1), 41–49.
Groisillier, A., Shao, Z., Michel, G., Goulitquer, S., Bonin, P., Krahulec, S., … Tonon, T. (2014). Mannitol metabolism in brown algae involves a new phosphatase family. Journal of Experimental Botany, 65(2), 559–570.
Tarver, J. E., Cormier, A., Pinzón, N., Taylor, R. S., Carré, W., Strittmatter, M., … Cock, J. M. (2015). microRNAs and the evolution of complex multicellularity: Identification of a large, diverse complement of microRNAs in the brown alga Ectocarpus. Nucleic Acids Research, 43(13), 6384–6398.
Brawley, S. H., Blouin, N. A., Ficko-Blean, E., Wheeler, G. L., Lohr, M., Goodson, H. V., … Prochnik, S. E. (2017). Insights into the red algae and eukaryotic evolution from the genome of Porphyra umbilicalis (Bangiophyceae, Rhodophyta). Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(31), E6361–E6370. https://doi.org/10.1073/pnas.1703088114
Rahelivao, M. P., Gruner, M., Andriamanantoanina, H., Andriamihaja, B., Bauer, I., & Knölker, H. J. (2015). Red algae (Rhodophyta) from the coast of Madagascar: Preliminary bioactivity studies and isolation of natural products. Marine Drugs, 13(7), 4197–4216. https://doi.org/10.3390/md13074197
Rees, D. A., & Conway, E. (1962). The structure and biosynthesis of porphyran: a comparison of some samples. The Biochemical Journal, 84(1), 411–416.
Keeling, P. J. (2010). The endosymbiotic origin , diversification and fate of plastids, 729–748.
Sagert, S., & Schubert, H. (1995). Acclimation of the Photosynthetic Apparatus of Palmaria Palmata (Rhodophyta) To Light Qualities That Preferentially Excite Photosystem I or Photosystem Ii1. Journal of Phycology, 31(4), 547–554.
Holzinger, A., Lütz, C., Karsten, U., & Wiencke, C. (2004). The effect of ultraviolet radiation on ultrastructure and photosynthesis in the red macroalgae Palmaria palmata and Odonthalia dentata from arctic waters. Plant Biology, 6(5), 568–577.
Sturm, S., Engelken, J., Gruber, A., Vugrinec, S., Kroth, P. G., Adamska, I., & Lavaud, J. (2013). A novel type of light-harvesting antenna protein of red algal origin in algae with secondary plastids.
Cock, J. M., Sterck, L., Rouzé, P., Scornet, D., Allen, A. E., Amoutzias, G., … Wincker, P. (2010). The Ectocarpus genome and the independent evolution of multicellularity in brown algae. Nature, 465(7298), 617–621.
Škaloud, P., Kalina, T., Nemjová, K., De Clerck, O., & Leliaert, F. (2013). Morphology and Phylogenetic Position of the Freshwater Green Microalgae Chlorochytrium (Chlorophyceae) and Scotinosphaera (Scotinosphaerales, ord. nov., Ulvophyceae). Journal of Phycology, 49(1), 115–129.
Arriola, M. B., Velmurugan, N., Zhang, Y., Plunkett, M. H., Hondzo, H., & Barney, B. M. (2018). Genome sequences of Chlorella sorokiniana UTEX 1602 and Micractinium conductrix SAG 241.80: implications to maltose excretion by a green alga. The Plant Journal, 93(3), 566–586.
Bogen, C., Al-Dilaimi, A., Albersmeier, A., Wichmann, J., Grundmann, M., Rupp, O., … Kruse, O. (2013). Reconstruction of the lipid metabolism for the microalga Monoraphidium neglectum from its genome sequence reveals characteristics suitable for biofuel production. BMC Genomics, 14(1).
Guiry, M. D. (2012). HOW MANY SPECIES OF ALGAE ARE THERE? Journal of Phycology, 48(5), 1057–1063. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2012.01222.x
Morrow, E. H. (2004). How the sperm lost its tail : the evolution of aflagellate sperm, 795–814.
Fisher, R. A. (1938). The statistical utilization of multiple measurements. Annals of Eugenics, 8(4), 376–386.
Saul, L. K., Ave, P., Park, F., & Roweis, S. T. (n.d.). An Introduction to Locally Linear Embedding, 1–13.
Pearson, Karl (1901). On Lines and Planes of Closest Fit to Systems of Points in Space, Philosophical Magazine, 6th Series, Vol. II, pp. 559–572.
Rao, C.R. (1948) The Utilization of Multiple Measurements in Problems of Biological Classification. Journal of the Royal Statistical Society: Series B, 10, 159-203.
R. Sibson (1973). SLINK: an optimally efficient algorithm for the single-link cluster method. The Computer Journal. British Computer Society. 16 (1): 30–34.:
Ester, M., Kriegel, H., Xu, X., & Miinchen, D.-. (1996). A Density-Based Algorithm for Discovering Clusters in Large Spatial Databases with Noise.
Macqueen, J. (1967). SOME METHODS FOR CLASSIFICATION AND ANALYSIS OF MULTIVARIATE OBSERVATIONS. In 5-Th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability, 233(233), 281–297.
Ho, T. K. (1995). Random Decision Forests Perceptron training.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету