Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Соотношение пигментного и морфологического критериев в систематике цианобактерий

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Соотношение пигментного и морфологического критериев в систематике цианобактерий"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АВЕРИНА Светлана Геннадиевна

СООТНОШЕНИЕ ПИГМЕНТНОГО И МОРФОЛОГИЧЕСКОГО КРИТЕРИЕВ В СИСТЕМАТИКЕ ЦИАНОБАКТЕРИЙ

03.00.07 - микробиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 2003

Работа выполнена в отделе Микробиологии Биологического НИИ Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Пиневич Александр Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Никитина Валентина Николаевна

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Маслова Тамара Григорьевна

Ведущая организация:

Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии РАСХН

Защита состоится 2003 г. в ' "

защите и Санкт г-Петерб

.т

РС

часов на заседании

диссертационного совета Д 212.232.07 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Биолого-почвенный факультет СПбГУ, ауд

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке имени А. М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан «М г.

Ученый секретарь диссертационного совета Е. И. Шарова

2oc>?-f\

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Цианобактерии (оксигенные фототрофные бактерии, ОФБ) относятся к X филе домена Bacteria, обособившейся -3,5 млрд лет назад. На протяжении своей эволюционной истории цианобактерии служили основой глобальных биогеохимических изменений. По современным представлениям, они являются пионерами жизни - датировка начала оксигенного фотосинтеза соответствует появлению первых клеточных организмов (Schopf, 2000).

Особенность таксономического статуса цианобактерий состоит в том, что они рассматриваются с позиций двух дисциплин: ботаники и бактериологии. Альгологическая система, разработанная в конце XIX в., расширенная в 1930-х гг. L.Geitler и А.А.Еленкиным и модифицированная в 1980-х гг. K.Anagnostidis и J.Komcirek, является фенотипической и построена на морфологических признаках непосредственно анализируемого или зафиксированного природного материала.

Комплексный бактериологический подход, предложенный R. Stanier с соавторами (1979), основан на использовании живых культур и учитывает морфологические, ультраструктурные, физиолого-биохимические и молекулярно-биологические признаки, а также культуральные свойства лабораторных штаммов.

Попытки создать естественную систему ОФБ с учетом филогении 16S рРНК не увенчались успехом. Опубликованные варианты дендрограмм имеют веерную структуру с неявной последовательностью отхождения ветвей от общего ствола; кроме того, в отдельных частях филогенетического древа соседствуют штаммы с контрастными фенотипами, а некоторые штаммы со сходными фенотипами имеют гетерологичную структуру генома (Wilmotte, Herdman, 2001).

Таксономическая система ОФБ приведена в III томе 1-го издания «Руководства Берги по систематике бактерий» (1989). В ней, согласно предложенной R. Rippka с соавторами системе, цианобактерии разбиты на шесть порядков, или «субсекций» (subsection): Chroococcales, Pleumcapsales, Oscillatoriales, Nostocales, Stigonematales и Prochlorales. В первые пять порядков входят классические формы ОФБ, светособирающий антенный комплекс (ССК) которых состоит из фикобилипротеинов (ФБП). Их диагнозы основаны на морфологических признаках, определяемых на уровне клеток и их агрегатов. В шестой порядок, обособленный по хемотаксономическому признаку, вошли т. н. прохлорофиты, ССК которых содержит хлорофилл (хл) Ь - эктосимбионт асцидий одноклеточный Prochloron didemni и свободноживущий нитчатый Prochlorothrix hollandica.

Таким образом, в систематике ОФБ сложилась логически непоследовательная ситуация, когда в диагнозах пяти порядков ключевым критерием служит

морфология, а шестой порядок обособлен на основе специфики пигментного состава. Создание пор. Prochlorales не обосновано и в филогенетическом плане -прохлорофиты и другие формы с нетривиальным пигментным составом рассеяны по древу ОФБ, и все чаще их называют «другими» цианобактериями. Термин «цианобактерии» приобрел двойственный смысл: с одной стороны, собственно цианобактерии - это ОФБ, ССК которых состоит из ФБП; с другой стороны, его стали применять по отношению ко всем ОФБ (в названии диссертации он используется во втором, более широком, значении).

В начале 1990-х гг. были открыты новые одноклеточные ОФБ с нетривиальным пигментным составом. Это свободноживущий Prochlorococcus marinus, содержащий дивинил хп а и дивинил хп Ь, и эктосимбиотический Acaryochlorís marina, у которого до 99% хлорофилла составляет хл d. При использовании пигментного критерия как ключевого в обоих случаях речь должна была идти о таксонах в ранге порядка, хотя по морфологическим признакам эти изоляты отвечают диагнозу пор. Chroococcales. С дальнейшем накоплением данных о разнообразии пигментов ОФБ система цианобактерии грозила превратиться в формализованный каталог объектов с различными типами и сочетаниями ССК.

Таким образом, система, предложенная в 1-ом издании «Руководства Берги ...», сохранила «морфологические» принципы классификации, сформулированные еще во второй половине XIX в. и составляющие основу традиционной ботанической классификации сине-зеленых водорослей. Однако новые формы с необычным пигментным составом фактически оказались вне ее.

Для решения этой таксономической проблемы было необходимо проанализировать литературные данные о разнообразии ССК у ОФБ и произошедших от них пластид, а также экспериментально исследовать ОФБ, имеющие неканонический пигментный состав, и, прежде всего - оригинальные штаммы.

Целью работы было оценить роль пигментного и морфологического критериев в систематике цианобактерий, используя при экспериментальном анализе объекты с ^

неканоническим пигментным составом.

В рамках сформулированной цели были поставлены следующие задачи:

(1) создать коллекцию штаммов ОФБ, обладающих атипичной пигментацией;

(2) изучить их пигментный состав;

(3) описать их морфологию и упьтраструктуру;

(4) установить их таксономическую принадлежность;

(5) определить соотношение морфологического и пигментного критериев в систематике ОФБ.

Научная новизна работы. Создана уникальная коллекция, включающая 31 штамм атипично пигментированных ОФ; проанализированы их морфология, ультраструктура и пигментный состав.

Для 28 штаммов изучено ранее не охарактеризованное «состояние обогащения фикоэритрином (ФЭ)».

Впервые описано явление бревитрихомии (олигомеризации трихомов) у «пурпурных» осциллаториевых цианобактерий и внесено предложение о выделении их в новый род «Brevipseudanabaena».

У Prochlorothrix hollandica продемонстрированы ранее не выявленные элементы мембранной системы прохпорофитов - мостики Байера и тилакоидные центры.

Впервые осуществлена классификация ССК у оксигенных фототрофных организмов; разработана классификация апопротеинов ССК на основе их гидропатических свойств и типа хромофора.

Предложен алгоритм для макроклассификации ОФБ, впоследствии использованный во 2-ом издании «Руководства Берги ...» (2001).

Практическое значение работы. Коллекционные штаммы, обогащенные ФЭ, могут быть применены при производстве пищевых красителей и парфюмерных препаратов, а также флуоресцирующих иммунозондов.

Предложенный алгоритм макроклассификации ОФБ и рекомендации по изменению таксономического статуса прохпорофитов учтены во 2-ом издании «Руководства Берги ...» (2001).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены на конференции «Автотрофные микроорганизмы» (Москва, 1996); на III Международном симпозиуме «Monitoring and Sustainable Management of Lake Ladoga and Other Large Lakes» (Петрозаводск, 1999); на международной конференции «Микология и криптогамная ботаника в России - традиции и современность» (С.-Петербург, 2000); на Международной научной конференции «Автотрофные микроорганизмы» (Москва, 2000); на IV Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (С.-Петербург, 2001); на Международной конференции «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов европейского севера» (Сыктывкар, 2003); на X научно-практической конференции «Глобализм и глобалистика: проблемы ноосферы, экологии и молодежи» (С.-Петербург, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит введения; обзора литературы; описания материала и методов исследований; изложения и обсуждения

результатов; заключения; выводов. Список литературы содержит 174 названия, в том числе 159 на английском языке. Текст диссертации изложен на 161 странице, включает 4 таблицы и 46 рисунков.

II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использованы культуры ОФБ, выделенные из Ладожского озера, а также из мелких водоемов в окрестностях С.-Петербурга и на территории Карелии. Штаммы депонированы в коллекции С.-Петербургского государственного университета (CALU). Предварительный отбор «не сине-зеленых» штаммов проводили по окраске культур в жидкой среде или колоний на агаризованной среде, а также на основе светового микроскопирования. Штаммы Prochlorothrix hollandica РСС 9006 и Prochlorothrix sp. NIVA-8/90 получены от д-ра H.C.P.Matthijs (Амстердамский университет). Аксеничные или, по крайней мере, моноксеничные штаммы сохраняли в пробирках на среде BG-11 с 0,6-0,8% агара (Difco или Bacto) при 20 °С и освещенности 1 тыс. лк.

Общую морфологию изучали на прижизненных препаратах с помощью микроскопа UBI с фазово-контрастным устройством. Для трансмиссионной электронной микроскопии материал фиксировали глутаральдегидом/осмием и далее обрабатывали стандартным способом. С целью выявления включений срезы выдерживали в парах этанола с 2% 1г и 3% KI в течение 1,5 ч при 55 °С и контрастировали цитратом свинца 5 мин (Geyer, 1973). Препараты просматривали в микроскопе Tesla ВР5000 и JEM-100 при ускоряющем напряжении 75-90 кВ.

Для анализа пигментного состава материал культивировали в эрлифтных сосудах на 500 мл, содержащих 300 мл модифицированной среды BG-11 (Pinevich et al., 1997). Культуры выращивали 7-9 сут при 22-24 °С и освещенности 1,5-2 тыс. лк, с постоянным перемешиванием стерильным воздухом. При изучении способности к синтезу ФБП в зависимости от спектрального состава света материал содержали под красным и зеленым светофильтрами (Lee 106 и 108/124, Andover, England) при одинаковой интенсивности света (1 тыс. лк) в течение 14 сут при 22-24 °С. Клетки дезинтегрировали замораживанием-оттаиванием (до 5 циклов) или обработкой в прессе Френча (200 кг/см2, 2-3 цикла). Бесклеточные препараты освобождали от крупных частиц центрифугированием и ультрафильтрацией; остаточные частицы агглютинировали лизоцимом (Пиневич, 1986). В полученных препаратах регистрировали светопоглощение при 350-700 нм. ФБП идентифицировали путем сравнения полученных спектров со стандартными данными для соответствующих пигментов. Концентрацию фикоцианина (ФЦ) рассчитывали по удельному

коэффициенту экстинкции (625 нм) - 7,2 лт_1-см~1 (Rüdiger et al., 1980), а ФЭ (560 нм) - 7,0 л Г1-см-1 (Пиневич и др., 1994). Гидрофобные пигменты определяли методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (RP-HPLC). Использовали колонку Hypersil-ODS (длина 250 мм, внутренний диаметр 4,6 мм, размер частиц носителя 5 мкм), охлажденную на ледяной бане. Разделение осуществляли в течение 30 мин с использованием, на протяжении первых 15 мин элюции, линейного градиента - от 100% фазы А (метанол:вода, 9:1) до 100% фазы В (метанол:ацетон, 8:2), при скорости подвижной фазы 1,5 мл/мин. Пики регистрировали по светопоглощению при 455 нм, пигменты идентифицировали по характеристическому времени удержания и стандартным абсорбционным характеристикам.

III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Характеристика коллекции штаммов ОФБ с атипичной пигментацией

Сформированная коллекция включает одноклеточные и нитчатые формы ОФБ, относящиеся к пор. Chroococcales (6 штаммов), Pleurocapsales (1), Oscillatoriales (19), Nostocales (3) и Prochlorales (2). Одноклеточные штаммы принадлежат к родам Synechococcus (1), Synechocystis (5) и Pleurocapsa (1). Осциллаториевые ОФБ были идентифицированы как Pseudanabaena sp. (12) и Phormidium sp. (7). Штаммы нитчатых цианобактерий, способных к образованию дифференцированных клеток, отнесены к p. Nostoc. Идентификация изолятов проводилась с учетом морфологии клеток и трихомов, а также состава пигментов ССК. Родовая принадлежность штаммов, их основные морфологические признаки и пигментные характеристики приведены в табл.

Пигментный состав

Анализ коллекции и литературные данные позволяют отметить у цианобактерий, помимо тривиальной сине-зеленой окраски, другие типы пигментации, зависящие от набора и относительного содержания фотосинтетических пигментов (хлорофилла, каротиноидов и ФБП). Штаммы с сине-зеленой и синей окраской характеризуются высоким относительным содержанием ФЦ. Зеленый цвет связан с низким содержанием каротиноидов и ФБП. «Пурпурные» штаммы имеют высокий уровень ФЭ, а коричневая и бурая окраска определяются накоплением каротиноидов (тип «коричневый I») или ФЭ, в состав которого входят фикоуробилиновые хромофоры (тип «коричневый II»), Одновременное накопление ФЭ и каротиноидов вызывает малиновую окраску.

Таблица. Морфология и пигментный состав ОФБ с атипичной пигментацией

Штамм Общая морфология Ультраструктура Пигменты ССК Тип

Размер клеток Форма Морфотип и Межклеточная Расположение Газовые Хл Ь - ФЭ.ФЦ хроматической

(мкм) клеток число клеток в трихоме перешнуровка тилакоидов вакуоли адаптации

Пор. СИгсюсоссакх

Бупескососсш ьр. САШ 1054 1,0+0,2 с од — ПК ? 4,0 I

ЗулесАосулл'.? ер.

САШ 1077 1,4±0,2х1,7±0,2 э од - пп - 4,0 II

САШ 1127 2,5±0,2хЗ,5±0,5 э од - пп -- - 2,5 III

САШ 1172 2,0±0,2хЗ,0±0,5 э од - не опр. не опр. - 2,25 III

САШ 1173 2,5±0,2хЗ,7±1,2 э од - не опр. не опр. - 2,3 III

САШ 1174 2,4±0,2хЗ,5±0,7 • э од - не опр. не опр. - 2,0 III

Пор. Р1еитсарха1е5

Р1еигосар!а ер. САШ 1126 От 5,0 до 15,0 э од — кр — <1 III

Пор. ОзсЦШопакя

РзеЫапаЬаепа ер. (группа а)

САШ 1037 2,2±0,2х3,3±1,2 Ц тр <10 + пп + - 5,7 III

САШ 1047 2,2*0,2x3,б±1,2 Ц тр>20 + пп + - 7,1 II

САШ 1071 1,8±0,2х2,5±0,2 ц тр >20 + пп - - 3,3 II

САШ 1073 1,7±0,1х2,6±0,2 ц тр >20 + пп - - 3,6 II

САШ 1075 1,6±0,1хЗ,1±0,2 Ц тр >20 + пп + - 5,1 II-

САШ 1076 1,8±0,2х3,3±1,2 Ц тр >20 + пп + - 3,3 не опр.

САШ 1078 1,6+0,1x3,3±0,4 Ц тр>20 + пп + - 4,7 III

САШ 1079 1,7±0,1х2,6±0,3 Ц тр>20 + пп + - 4,4 II

САШ 1081 1,9±0,2х3,3±1,1 Ц тр>20 + пп + - 3,2 не опр.

САШ 1123 2,2±0,1хЗ,0±0,4 Ц тр <20 + не опр. не опр. - 3,0 И

САШ 1124 2,0±0,2хЗ,2±0,7 Ц тр <20 + не опр. не опр. - 4,3 III

САШ 1125 1,9±0,2хЗ,5±0,8 Ц тр <20 + не опр. не опр. - 3,5 III

Таблица (продолжение)

Штамм Общая морфология Ультраструктура Пигменты ССК Тип хроматической адаптации

Размер клеток (мкм) Форма клеток Морфотип и число клеток в трихоме Межклеточная перешнуровка Расположение тилакоидов Газовые вакуоли Хл Ь ФЭ.ФЦ

РИогтШ1ит ер. (группа 6)

САШ 1048 2,0±0,4х2,6±0,6 ц тр>20 - пп - - 3,3 II

САШ 1049 2,0±0,4х2,6+0,6 Ц тр >20 - Ш1 - - 3,2 II

САШ 1050 2,0±0,4х5,1±0,6 ц тр >20 - пп - - 2,8 III

САШ 1053 1.8±0,1х2,0±0,6 ц тр >20 - пп - - 3,7 III

САШ 1069 2,0±0,1хЗ,0±0,9 ц тр >20 - пп - - 3,8 III

САШ 1080 2,0±0,4хЗ,0±0,6 Ц тр >20 - пп - - 2,8 не опр.

САШ 1072 1,8±0,1хЗ,2±0,6 Ц гр >20 - пп - - 2,4 не опр.

Пор. Ш&оссИез

Мошос %р.

САШ 1067 2,5±0,2х5,6±0,1 э гр >20 - кр - - 1,9 III

САШ 1074 2,6±0,1х5,5±0,1 э гр >20 - кр - - 2,5 Ш

САШ 1087 2,5±0,2х5,4±0,3 э гр >20 - кр - - 1,7 II

Пор Ртс1>1ога1е5

РгосЫчгогкпа ер.

РСС 9006 1,4±0,2х10±1,1 Ц гр >20 - пп + + - -

№УА-8/90 2,5*0,5х6,8±1,0 Ц гр >20 - пп + + - -

Условные обозначения. Форма клеток: с - сферическая, э - элипсоидная, ц - цилиндрическая. Морфотип: од - одноклеточный, тр - трихомный. Расположение тилакоидов на продольном срезе: пк - периферическое круговое, кр - квазиравномерное, пп - периферическое параллельное. Не опр. -признак не определяли.

Поскольку цвет клеток зависит от стехиометрического соотношения пигментов, он является не только хроматической характеристикой, но и отражает специфику архитектуры ССК.

450 550 650 wavelength, nm

10 IS 20 25 Retention time (mm)

Рис. 1. Спектр поглощения препарата ФБП Рз&н1а11аЬаепа ар. САШ 1047. Позиции пиков соответствуют: 560 им (1), 615 нм (2), 650 нм (3).

Рис. 2. Профиль элюции ацетонового экстракта клеток ЗупесИососсий вр СЛ1.111054. Пики соответствуют миксоксантофиллу (1), теаксантину (2), хл ¿-подобному пигменту (3), алломеру хл а (4), хл а (5), ^-каротину (6).

Основу коллекции составляют ФБП-содержащие цианобактерии из пор. СЬюососса/еэ (1), Озс/Шопа/еэ (19) и Nostocales (3), относящиеся к пигментному типу «пурпурный». Для них характерно «состояние обогащения ФЭ» - преобладание ФЭ в составе ССК (рис. 1). Удельное содержание ФЭ составляло 55-300 мкг-мг'1 с.в., что в 2-7 раз превышает содержание ФЦ. Пять штаммов ЗулесЛосувйв эр. принадлежат к пигментному типу «малиновый», Р1еигосарэа ер. САШ 1126 - к пигментному типу «коричневый I», а прохлорофиты из-за отсутствия ФБП можно отнести к пигментному типу «зеленый».

При НРЬС-анализе ЭупесЬососсиз ер. САШ 1054 был обнаружен минорный хлорофилл, время удержания которого характерно для хл Ь (рис. 2). По спектру поглощения этот пигмент сходен как с хл Ь, так и с хл а (рис. 3). К сожалению, его содержание было недостаточным для масс-спектроскопического анализа, требующегося для окончательной идентификации.

350 450 550 650 wavelength, nm

Рис. 3. Спектр поглощения хл b -подобного пигысятй Synechococcus sp. CALL11054 (метанол: ацетон, 8 2 v/v) Позиции максимумов соответствуют: 421нм (1), 577 нм (2), 616 нм (3), 661 нм (4)

По способности к хроматической адаптации ФБП-содержащие штаммы можно разделить на три группы - в соответствии с модифицированной нами классификацией N. Tandeau de Marsac (1977). Для Synechococcus sp. CALU 1054 характерна «перманентная» хроматическая адаптация (тип I), связанная с постоянным уровнем накопления ФЭ, независимо от качества освещения. «Комплементарная» хроматическая адаптация (тип II), выражающаяся в увеличении количества ФЭ при культивировании под зеленым и снижении - под красным светофильтром, обнаружена на примере Synechocystis sp. CALU 1077, восьми штаммов пор. Oscillatoriales и одного штамма пор. Nostocales (табл.). «Реципрокно-комплементарная» хроматическая адаптация (тип III) определяется способностью к встречному адаптивному изменению количества ФЭ и ФЦ в зависимости от спектрального состава света: при культивировании под зеленым светофильтром накапливается ФЭ и уменьшается содержание ФЦ; под красным светофильтром имеет место обратный эффект. Этот тип хроматической адаптации наблюдается у четырех штаммов пор. Chroococcales, одного штамма пор. Pleurocapsales, семи штаммов пор. Oscillatoriales и двух штаммов пор. Nostocales. Как видно из табл., тип хроматической адаптации не коррелирует с систематическим положением объектов и поэтому не может использоваться в качестве диагностического признака.

Архитектура ламеллярной системы «пурпурных» цианобактерий из пор. Oscillatoriales

Штаммы осциллаториевых цианобактерий, на морфологической основе, можно разделить на две группы и соответственно идентифицировать как Pseudanabaena и Phormidium (табл.). Ранее существовало мнение, что архитектура ламеллярной системы у представителей этих двух родов различна. По данным J. Котйгек и J. C^slavska (1991), на продольных срезах Pseudanabaena параллельные тилакоиды локализованы вдоль клеточной оболочки; в поперечной проекции они образуют периферические концентрические круги. Объемная реконструкция представляет собой продольный пакет из вложенных друг в друга цилиндров (рис. 4а). В свою очередь, признаком Phormidium считали параллельное расположение тилакоидов

только на продольном срезе; в поперечной проекции они ориентированы радиально, что соответствует трехмерной модели «гребного колеса» (рис. 4Ь).

Рис. 4. Объемные модели ламеллярной системы у представителей p. Pseudanabaena (а) и Phonnidium (b) (по. Komdrek, CSslavskS, 1991).

Однако ультраструктурный подход был применен к немногочисленным штаммам, и лишь в единичных случаях одновременно учитывалась конфигурация ламеллярной системы в продольной и в поперечной проекциях; наконец, ультраструктура рассматривалась в отрыве от общей морфологии.

На основе анализа 16 штаммов пор. Озс/'ЯаГопа/ез нами установлено, что они имеют одинаковый тип ламеллярной системы, ранее описанный для Рэеис/апаЬаела. Таким образом, диагностическое отличие штаммов РзвибапаЬавпа от РЬотпШшт основывается только на морфологических признаках.

Олигомеризация трихомов у «пурпурных» осииллаториевых цианобактерий

Четыре штамма, идентифицированные как РзеиЬапаЬаепа ер. (САШ 1037, 1123, 1124 и 1125), имеют олигомерные трихомы, с числом клеток 220. При глубинном росте и поверхностном культивировании на агаризованной среде образуются 3-12 клеточные трихомы (рис. 5). В старых культурах имеет место относительное увеличение длины трихомов, т.е. олигомеризация не связана с деструктивными процессами (что обычно происходит у штаммов с полимерными трихомами).

Рис. 5. Варьирование длины трихомов Pseudanabaena sp. CALU 1037. Культивирование в жидкой среде с высоким (а) и низким (Ь) содержанием минеральных солей и на агаризованной среде (с) с низким содержанием минеральных солей.

Cultivation time (d)

Трихомный морфотип формируется за счет бинарных делений, сочетающихся с периодической фрагментацией, которая может быть случайна или локально детерминирована. Описанное нами явление олигомеризации трихомов наблюдается в оптимальных условиях роста, что, с одной стороны, отличается от морфогенетической стратегии нитчатых цианобактерий в стрессовых ситуациях, а с другой стороны - от фенотипа спонтанных и индуцированных одноклеточных мутантов (Худяков, Пиневич, 1991; Bauer et al., 1995). Мы предлагаем называть данное явление «бревитрихомией» (от лат. brevis - короткий и греч. Tpixog - волос; в данном случае - трихом), имея в виду олигомерные вегетативные трихомы, а не

дифференцированные стадии развития некоторых нитчатых цианобактерий. Бревитрихомию можно рассматривать как особую форму размножения, основанную на лимитированном росте родительских трихомов с их регулярным расчленением на короткие дочерние фрагменты.

Особенности морфологии бревитрихомных штаммов Рзеис/апаЬаепа, депонированных в нашей и в других коллекциях (в частности, РСС 6903 и 7403), позволяют нам поместить этих цианобактерий в новый род «Влефвеис/апаЬаела», дискриминирующими признаками которого служат морфология, свойственная РзвибапаЬаепа, бревитрихомия и состояние обогащения ФЭ.

Цитологические особенности РгосМогоМпх ЬоПапШса РСС 9006

Штамм имеет полимерные трихомы, состоящие из цилиндрических клеток, и сходен по внешней морфологии с представителями пор. Овсй/а/ола/ев. При ультраструктурном исследовании обнаружены признаки, ранее неизвестные у прохлорофитов, но описанные у обычных цианобактерий. В частности, в интактных клетках и сферопластах выявлены участки взаимодействия тилакоидов с цитоплазматической мембраной - тилакоидные центры (рис. 6а) и контакты Байера

(рис. 6Ь, с).

Рис. 6. Электронные микрофотографии Р. [юНагкИса. Ультратонкие срезы трихомов {а, Ь, б и е) и сферопластов (с). Стрелками указаны тилакоидные центры (а), контакты Байера (Ь, с), включения крахмало- подобного полисахарида ((Э). Условные обозначения: су -цитоплазматическая мембрана; о -наружная мембрана; 1 - тилакоиды; сх -карбоксисома. Масштаб: 0,1 мкм (а, Ь, с) и 0,2 мкм (сI, е).

Наряду с этим у Р. 1ю11апсИса обнаружены «пластидные» признаки, неизвестные у других ОФБ: включения крахмалоподобного полисахарида (рис. 6с1), а также зоны адгезии карбоксисом с тилакоидами (рис. бе). В соответствии со стратегией 2-ого издании «Руководства Берги ...» (2001), отмеченные особенности ультраструкгуры следует рассматривать как значимые на родовом уровне.

Новый взгляд на значение пигментного состава для систематики ОФБ

• Использование полученных результатов и данных литературы позволило нам предложить новый алгоритм для макроклассификации ОФБ. Во-первых, мы считаем, что альтернатива «хл b или ФБП», давшая основание в целом обособлять прохлорофитов от цианобактерий, искусственна, поскольку ОФБ могут одновременно иметь оба пигмента; более того, перечень пигментов ССК и их сочетаний у ОФБ этим не ограничивается (Pinevich et al., 1997). Во-вторых, пигменты не следует рассматривать отдельно от апопротеинов ССК. На основании гидропатических свойств апопротеинов и типов связываемых хромофоров можно обособить восемь типов ССК оксигенных фототрофов, причем иногда в составе фотосинтетического аппарата сочетаются ССК нескольких типов (Пиневич, Аверина, 2002). В-третьих, особенности состава ССК («состояние обогащения ФЭ», наличие хл b и т.д.) не сопровождаются различиями в (ультра)структуре ОФБ. Тип пигмента и ССК можно учитывать на уровне рода только в том случае, если эти хемотаксономические признаки коррелируют с цитологическими.

В 1997 г. нами внесено предложение (см. список публикаций, №6) о распределении собственно цианобактерий, прохлорофитов и форм ОФБ с иным пигментным составом по «морфологическим» порядкам Chroococcales, Pleurocapsales, Oscillatoriales, Nostocales и Stigonematales, независимо от типа ССК. Таким образом, формы, описанные под названиями Prochloron Lewin 1977 и Prochlorothrix Burger-Wiersma, Stal, Миг 1989, относятся соответственно к пор. Chroococcales и Oscillatoriales. В свою очередь, прохлорофиты Р. marinus и A. marina принадлежат к пор. Chroococcales. Хотя основанная на морфологии система ОФБ не согласуется с филогенией, рекомендованный нами подход следует принципу консенсусной классификации цианобактерий/сине-зеленых водорослей и в настоящее время не имеет альтернативы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге выполнения работы создана коллекция ОФБ с атипичной пигментацией, в состав которой входят ФБП-содержащие цианобактерии, относящиеся к пигментным типам «пурпурный», «малиновый» и «коричневый I», а также и хлй-содержащие цианобактерии (прохлорофиты) пигментного типа «зеленый».

Данные о хроматической адаптации свидетельствуют об отсутствии корреляции этого признака с систематическим положением и невозможности его диагностического использования даже на уровне рода.

Основу коллекции составляют нитчатые цианобактерии из пор. Oscillatoriales, характеризующиеся «состоянием обогащения ФЭ» По морфологическим признакам

они отнесены к р. Рэеис1апаЬаепа и РЬогт/сИит. Анализ ламелпярной системы свидетельствует о нецелесообразности использования этого признака как дискриминирующего при определении принадлежности к р. РзеибапаЬаепа и РЬогтШшт.

На примере осциллаториевых штаммов РзеибапаЬаепа проанализировано явление олигомеризации трихомов, которое предложено называть «бревитрихомией»; этот термин использован во 2-ом издании «Руководства Берги ...» (2001). Рассмотрены случаи бревитрихомии у цианобактерий и рекомендовано перенести «пурпурные» штаммы РзеиЬапаЬаепа с олигомерными трихомами в новый род «Вгемр8вис1апаЬаепа».

При изучении морфологии и ультраструктуры Р. /7о//ал<Лса отмечены признаки, обычные для цианобактерий, а также особенности (крахмалоподобный полисахарид, ассоциация карбоксисом с типакоидами), ранее не описанные у последних, что можно объяснить параллельной структурно-функциональной эволюцией в ветвях эволюционного древа ОФБ с различной организацией ССК.

Анализ данных литературы и полученных нами экспериментальных результатов свидетельствует о том, что атипичный пигментный состав ОФБ не может использоваться как дискриминирующий признак даже на родовом уровне. Целесообразно основывать макросистему ОФБ на морфологических признаках, что открывает новый этап в консенсусной ботанико-бактериологической классификации этих прокариотных микроорганизмов. Свидетельством продуктивности наших предложений является то, что они учтены во 2-ом издании «Руководства Берги ...» (2001).

ВЫВОДЫ

1. Создана уникальная коллекция (31 штамм) цианобактерий с неканоническим составом пигментов светособирающего комплекса; в нее входят представители пор. СЛлоососса/еэ, Неигосарза/еэ, ОзсНЫопа/еэ, ЫоэЬса/ез и РгосЫога\ез.

2. Для одноклеточных и нитчатых форм из пор. СЛгоососса/ев (6 штаммов), Osc///ato/7a/es (19 штаммов) и Л/оз(оса/е5 (3 штамма) зарегистрировано и охарактеризовано «состояние обогащения фикоэритрином».

3. При анализе ЭупесЬососсиз эр. САШ 1054 обнаружен минорный хлорофилл, не идентичный хлорофиллам а и Ь, что является новым свидетельством сочетания различных форм светособирающего комплекса у оксигенных фототрофных бактерий.

4. Описано явление бревитрихомии у «пурпурных» осциллаториевых цианобактерий; предложен диагноз нового рода «Вгемрэеис1апаЬаепа».

5. По общей морфологии Prochiorothrix hollandica (хлорофилл fe-содержащий штамм цианобактерий) относится к пор. Oscillatoriales; специфика его ультраструкгуры может учитываться в диагнозе вида.

6. У изученных штаммов атипичный пигментный состав сочетается с тривиальными морфологическими признаками; рекомендовано ограничить использование пигментного критерия (суб)родовым уровнем, а морфологический критерий считать ведущим в реорганизованной системе цианобактерий (оксигенных фототрофных бактерий).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Громов Б.В., Гаврилова О.В., Аверина С.Г., Величко Н.В., Усова Т.В., Пиневич А.В. Коллекция культур атипично пигментированных пресноводных и почвенных цианобактерий с коротковолновым максимумом основного светособирающего комплекса // «Автотрофные микроорганизмы». Тезисы конференции. М., 1996. С. 32.

2. Pinevich А. V., Matthijs Н. С. P., Gavrilova О. V., Averina S. G., Velichko N.V. New ultrastructural aspects of membranes and cell inclusions in Prochiorothrix hollandica (Prochlorales, Cyanobacteria) II Microbios, 1996. V. 87. P. 217-225.

3. Pinevich A. V., Gavrilova О. V., Zaitseva A. A. , Averina S. G., Usova Т. V. Pseudanabaena sp. - a brown-pigmented cyanophyte (cyanobacterium) with the phycobilisomes of uncommon type // Algological Studies, 1997. V. 85. P. 1-11.

4. Pinevich A. V., Averina S. G., Gavrilova О. V. Pseudanabaena sp. with short trichomes: a comment on the occurrence and taxonomic implications of brevitrichomy in oscillatorialean cyanophytes//Algological Studies, 1997. V. 86. P. 1-9.

5. Pinevich A.V., Matthijs H. C. P., Averina S. G„ Gavrilova О. V. Pycocvanophvte (cyanobacterium) from the boreal inland water accumulates phycoerythnn as a major biliprotein //Algological Studies, 1997. V. 87. P. 99-108.

6. Pinevich A. V., Averina S. G., Velichko N. V. Another view on the role of photosynthetic pigments in taxonomy of oxygenic-phototrophic bacteria: proposed rejection of the order Prochlorales Florenzano, Balloni, and Materassi 1986 (emend. Burger-Wiersma, Stal, and Mur 1989), the family Prochloraceae Florenzano, Balloni, and Materassi 1986, and the family Prochlorothnchaceae Burger-Wiersma, Stal, and Mur 1989 // International Journal of Systematic Bacteriology, 1997. V. 47. P. 1264-1267.

7. Usova Т., Averina S., Bazanova A., Pinevich A. «Purple» (phycoerythrin-bearing) oscillatorialean cyanobacteria from lake Ladoga and its neighbourhood // «Monitoring and Sustainable Management of Lake Ladoga and Other Large Lakes». Abstracts of III International Lake Ladoga Symposium. Petrozavodsk, 1999. P. 55.

8. Pinevich A. V., Velichko N. V., Bazanova A. V., Usova T. V., Averina S. G. The occurrence, cell biology, and pigment composition of rare oxyphotoprokaryotes in North European lakes // «Proceedings of III International Lake Ladoga Symposium, 1999». A. Peltonen, E. Grônlund, and M. Viljanen (eds.), Joensuu, 2000. P. 136-141.

9. Аверина С. Г., Пиневич А. В. Коллекция осциллаториевых цианобактерий, характеризующихся «бревитрихомией» (олигомеризацией трихомов) и «пурпурной» окраской (преобладанием фикоэритрина над синими фикобилипротеинами) // «Микология и криптогамная ботаника в России; традиции и современность». Труды международной конференции. С.-Пб., 2000. С. 394-396.

Ю.Аверина С. Г., Базанова А. В., Пиневич А. В. Цитология и пигментный состав нового изолята цианобактерий, принадлежащего к «группе» Pleurocapsa {Pleurocapsales) II «Автотрофные микроорганизмы». Материалы Международной конференции. М„ 2000. С. 9-10.

11. Аверина С. Г., Базанова А. В.. Образование УФ-абсорбирующего пигмента у цианобактерии «группы» Pleurocapsa // «Человек и его здоровье».Тезисы докладов IV Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей. С.-Пб., 2001. С. 5-6.

12. Пиневич А. В., Аверина С. Г. Оксигенная фототрофия // Изд-во СПбГУ, С.-Пб., 2002. 236 с.

13. Кольченко А. А., Аверина С. Г., Базанова А. В., Пиневич А. В. Особенности пигментного состава цианобактерии Pleurocapsa sp. CALU 1126, выделенной из Ладожского озера. // «Биологические ресурсы Белого моря и внутренних водоемов европейского севера». Тезисы докладов Международной конференции. Сыктывкар, 2003. С. 39.

14. Кольченко А.А., Аверина С.Г., Базанова А.В., Пиневич А.В. Морфо-физиологическая характеристика пресноводной цианобактерии Pleurocapsa sp. CALU 1126. II «Глобализм и глобалистика: проблемы ноосферы, экологии и молодежи». Материалы X научно-практической конференции. С.-Пб., 2003. С. 120-121.

ЛР № 040815 от 22.05.97.

Подписано к печати 25.09.2003 г. Формат бумаги 60X84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Обьем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 3029. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии НИИХ СПбГУ с оригинал-макета заказчика. 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр., 26.

\

goo?

[¿\2Z

P 16 122

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Аверина, Светлана Геннадиевна

Введение.

Глава I. Обзор литературы

1.1. Оксигенные фототрофные бактерии.

1.1.1. Основная характеристика.

1.1.2. Биоразнообразие.

1.2. Оксигенный фотосинтетический аппарат - структура и функционирование.

1.2.1. Фотосинтетические пигменты.

1.2.1.1. Хлорофиллы.

1.2.1.2. Фикобилипротеины.

1.2.1.3. Каротиноиды.

1.2. Структура оксигенного фотосинтетического аппарата.

1.2.3. Функционирование оксигенного фотосинтетического аппарата.

1.3. Антенные системы как аспект биоразнообразия представителей филы Cyanobacteria.

1.3.1. Типы антенных систем фототрофных организмов.

1.3.2. Основной светособирающий комплекс оксигенных фототрофных бактерий.

1.3.2.1 .Фикобилисома.

1.3.2.2. Хлорофилл-содержащий светособирающий комплекс.

1.4. Систематика и филогения оксигенных фототрофных бактерий.

1.4.1. Систематика оксигенных фототрофных бактерий: от отдела водорослей Cyanophyta до бактериальной филы Cyanobacteria.

1.4.2. Филогения Cyanobacteria.

Глава II. Материал и методы исследования

II. 1. Выделение и культивирование штаммов оксигенных фототрофных бактерий с атипичным пигментным составом.

11.2. Методы исследования морфологии клеток.

11.2.1. Световая микроскопия.

11.2.2. Электронная микроскопия.

11.3. Методы анализа пигментного состава клеток.

11.3.1. Выделение и анализ билиновых пигментов.

11.3.2. Выделение и анализ хлорофилла и каротиноидов.

11.4. Определение биомассы клеток.

11.5. Получение сферопластов Prochlorotrix hollandica.

11.6. Статистическая обработка результатов.

Глава III. Результаты и обсуждение

III. 1. Коллекция оксигенных фототрофных бактерий с нестандартными» ССК.

111.2. Собственно цианобактерии.

111.2.1. Пигментные типы цианобактерий.

111.2.2. Одноклеточные цианобактерии, имеющие атипичную пигментацию.

111.2.3. Нитчатые «пурпурные» цианобактерии пор. Oscillatoriales.

111.2.3.1. Учет внешней морфологии и ультраструктуры при идентификации «пурпурных» цианобактерий пор .Oscillatoriales.

111.2.3.2. Олигомеризация трихомов — особенность некоторых пурпурных» цианобактерий p. Pseudanabaena.

111.2.3.3. Ревизия p. Pseudanabaena.

111.3. Особенности морфологии и ультраструктуры Prochlorothrix hollandica - хлб-содержащего представителя оксигенных фототрофных бактерий.

111.4. Новый подход к использованию пигментного критерия в систематике оксигенных фототрофных бактерий.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Соотношение пигментного и морфологического критериев в систематике цианобактерий"

Молекулярный механизм фототрофии имеет очень древнее эволюционное происхождение. В настоящее время фотосинтетический аппарат рассматривают как одну из важнейших фенотипических черт архаичных бактерий, наряду с грамотрицательным строением, термофилией и углеродавтотрофией (Olsen et al., 1994).

Цианобактерии представляют собой одну из пяти филогенетических групп фототрофных бактерий и отличаются от представителей остальных четырех способностью осуществлять оксигенную фототрофию (чем объясняется второе название этой группы - оксигенные фототрофные бактерии, ОФБ). Функционирование в составе фотосинтетического аппарата ОФБ дегидрогеназной системы, катализирующей светозависимую реакцию окисления воды, приводит к образованию триплетного кислорода. Способность к углерод- и азотавтотрофии позволяет рассматривать ОФБ как важных первичных продуцентов органического вещества.

На протяжении всей своей эволюционной истории цианобактерии служили причиной глобальных геохимических и биотических изменений. По современным представлениям именно они являются пионерами жизни - геохимическая датировка начала оксигенного фотосинтеза приблизительно соответствует палеонтологической датировке появления первых клеточных организмов (см.: Peschek, 1999).

Оксигенные фототрофные бактерии до недавнего времени рассматривались как обладатели трех основных фенотипических признаков: прокариотный морфотип; фотосинтетический аппарат оксигенного типа; фикобилипротеиновый светособирающий антенный комплекс.

Непременный и обычно доминирующий компонент ССК, фикоцианин, обеспечивает характерную окраску цианобактерий и определяет систематическое название этой группы - Cyanobacteria (от греч. Kuavsoq - синий). Специфика положения цианобактерий среди биологических объектов заключается в том, что они одновременно рассматриваются с позиций двух дисциплин: ботаники и бактериологии. Альгологическая система, детально разрабатывавшаяся на протяжении двух столетий, является фенотипической и базируется главным образом на морфологических признаках, описанных для природного материала.

Бактериологический подход к систематике этой группы, основан на использовании в качестве объектов выращиваемых культур и учитывает экологические характеристики, культуральные признаки, а также морфологические, ультраструктурные, физиолого-биохимические и молекулярно-биологические свойства лабораторных штаммов.

Таксономическая система ОФБ приведена в III томе 1-го издания «Руководства Берги по систематике бактерий» (1989). В ней, согласно предложенной Rippka с соавторами системе, цианобактерии разбиты на шесть порядков, или «субсекций» (subsection): Chroococcales, Pleurocapsales, Oscillatoriales, Nostocales, Stigonematales и Prochlorales. В первые пять порядков входят классические формы ОФБ, имеющие светособирающий комплекс (ССК), содержащий фикобилипротеины (ФБП). Их диагнозы основаны на морфологических признаках, которые диагностируются на клеточном уровне. В шестой порядок, обособленный по хемотаксономическому признаку, вошли т. н. прохлорофиты — формы ОФБ, имеющие ССК, содержащий хлорофилл Ъ (хл b): одноклеточный эктосимбионт асцидий Prochloron didemni и нитчатый свободноживущий Prochlorothrix hollandica.

В систематике ОФБ сложилась логически противоречивая ситуация, когда в диагнозах пяти порядков ключевым критерием служит морфология, а шестой порядок обособлен на основе пигментного состава. Создание пор. Prochlorales было необоснованным и в филогенетическом плане - прохлорофиты и другие формы с нетривиальным пигментным составом распределены внутри древа ОФБ, и все чаще их называют «другими» цианобактериями. Термин «цианобактерии» приобрел двойственный смысл: с одной стороны, собственно цианобактерии - это ОФБ, ССК которых состоит из ФБП; с другой стороны, - его стали применять по отношению ко всем ОФБ. В названии диссертации он используется во втором, более широком значении.

Позже были открыты новые одноклеточные ОФБ с нетривиальным пигментным составом. Это свободноживущий Prochlorococcus marinus, содержащий дивинил хл а и дивинил хл b в составе ССК, и эктосимбиотический Acaryochloris marina, у которого до 99% хлорофилла составляет хл d. При использовании пигментного критерия в качестве ключевого в обоих случаях речь должна идти о таксонах в ранге порядка, хотя по морфологическим признакам эти изоляты отвечают диагнозу пор. Chroococcales. При дальнейшем накоплении данных о реальном разнообразии пигментного состава ОФБ система, изложенная в 1-ом издании «Руководства Берги.», грозила превратиться в формализованный каталог объектов с различными типами и сочетаниями ССК.

Таким образом, система, предложенная в 1-ом издании «Руководства Берги .», сохранила принципы морфологической классификации, предложенные еще во второй половине XIX века и составляющие основу традиционной ботанической классификации «сине-зеленых водорослей». Однако формы, имеющие необычный пигментный состав, фактически оказались вне системы.

Для решения этой таксономической проблемы было необходимо проанализировать ранее опубликованные литературные данные о разнообразии ССК у ОФБ и произошедших от них пластид. Наряду с этим требовалось экспериментально изучить свойства ОФБ с неканоническим пигментным составом, в том числе - оригинальные штаммы.

Целью работы было оценить роль пигментного и морфологического критериев в систематике цианобактерий, используя при экспериментальном анализе объекты с неканоническим пигментным составом.

В рамках сформулированной цели были поставлены следующие задачи:

1) создать коллекцию штаммов ОФБ, обладающих атипичной пигментацией;

2) изучить их пигментный состав;

3) описать их морфологию и ультраструктуру;

4) установить их таксономическую принадлежность;

5) определить соотношение морфологического и пигментного критериев в систематике ОФБ.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Аверина, Светлана Геннадиевна

выводы

1. Создана уникальная коллекция (31 штамм) цианобактерий с неканоническим составом пигментов светособирающего комплекса; в нее входят представители пор. Chroococcales, Pleurocapsales, Oscillatoriales, Nostocales и Prochlorales.

2. Для одноклеточных и нитчатых форм из пор. Chroococcales (6 штаммов), Oscillatoriales (19 штаммов) и Nostocales (3 штамма) зарегистрировано и охарактеризовано «состояние обогащения фикоэритрином».

3. При анализе Synechococcus sp. CALU 1054 обнаружен минорный хлорофилл, не идентичный хлорофиллам а и Ъ, что является новым свидетельством сочетания различных молекулярных форм светособирающего комплекса у оксигенных фототрофных бактерий.

4. Описано явление бревитрихомии у «пурпурных» осциллаториевых цианобактерий; предложен диагноз нового рода «Brevipseudanabaena».

5. По общей морфологии Prochlorothrix hollandica (хлорофилл ^-содержащий штамм цианобактерий) относится к пор. Oscillatoriales; специфика его ультраструктуры может учитываться в диагнозе вида.

6. У изученных штаммов атипичный пигментный состав сочетается с тривиальными морфологическими признаками; рекомендовано ограничить использование пигментного критерия (суб)родовым уровнем, а морфологический критерий считать ведущим в реорганизованной системе цианобактерий (оксигенных фототрофных бактерий).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) традиционно являлись объектами эколого-флористических и физиолого-биохимических иследований, проводившихся в Санкт-Петербургском университете. Данная работа является закономерным продолжением исследований в этом направлении.

В рамках выполнения настоящей работы создана коллекция оксигенных фототрофных бактерий с атипичной пигментацией. Основу ее составляют оригинальные штаммы, выделенные из пресных водоемов Северо-Запада Российской Федерации. В состав коллекции входят ФБП-содержащие цианобактерии, относящиеся к пигментным типам «пурпурный», «малиновый» и «коричневый I», а также и xnb-содержащие цианобактерии - прохлорофиты. Подобная коллекция сформирована в нашей стране впервые.

При анализе пигментного состава штаммов коллекции были получены ранее не известные факты. У штамма Synechococcus sp. CALU 1054 обнаружен минорный пигмент, спектр поглощения которого имеет профиль, сходный с таковым у хлЪ. При изучении хроматической адаптации четырех представителей рода Synechocystis (штаммы CALU 1127, CALU 1172, CALU 1173, CALU 1174), относящихся к пигментному типу «малиновый», обнаружилось несоответствие с литературными данными: цианобактерии осуществляли реципрокно-комплементарную хроматическую адаптацию (III тип), при которой имеет место встречное изменение количества ФЭ и ФЦ в зависимости от качественного состава света. В литературе для этой группы цианобактерий описывается II тип хроматической адаптации, связанный только с варьированием содержания ФЭ (Waterbury, Rippka, 1989). Полученные нами данные о характере хроматической адаптации как одноклеточных, так и нитчатых штаммов, позволяют сделать вывод об отсутствии кореляции этого признака с систематическим положением цианобактерий.

Основную часть коллекции составляют нитчатые цианобактерии порядка Oscillatoriales, относящиеся к пигментному типу «пурпурный», что, вероятно, связано с селективными условиями, создающимися при использованной процедуре выделения. По морфологическим признакам эти штаммы были отнесены нами к p. Pseudanabaena и p. Phormidium. При исследовании ультраструктуры выделенных штаммов было установлено, что все они имеют одинаковую пространственную организацию внутриклеточных мембран. Объемная реконструкция ламеллярной системы представляет собой агрегат, состоящий из продольно ориентированных, вложенных друг в друга тубулярных структур. На основании систематического исследования архитектуры внутриклеточных мембран 16 штаммов порядка Oscillatoriales нами сделан вывод о нецелесообразности использования этого ультраструктурного признака в качестве дискриминирующего при определении принадлежности организма к р. Pseudanabaena и p. Phormidium (см.: Komarek, Caslavska, 1991).

У некоторых осциллаториевых штаммов p. Pseudanabaena нами описано явление олигомеризации трихомов, которое мы предложили назвать бревитрихомией (в настоящее время он использован во втором издании Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Нами проведен анализ встречаемости и оценка использования этого признака в систематике для различных групп цианобактерий и внесено предложение о выделении пурпурных цианобактерий p. Pseudanabaena с олигомерными трихомами в отдельный род - Brevipseudanabaena.

При изучении морфологии и ультраструктуры Prochlorothrix hollandica нами обнаружены признаки, характерные для цианобактерий, а также ряд особенностей (крахмалоподобный полисахарид, ассоциация карбоксисом с тилакоидами), не описанных у последних, что можно объяснить параллельной структурно-функциональной эволюцией внутри ветвей эволюционного древа оксифотопрокариотов с различной организацией основного ССК (см.: Post, Bullerjahn, 1994).

Согласно нашим результатам, атипичный пигментный состав, будь то преобладание ФЭ в ССК «пурпурных» цианобактерий или наличие принципиально иного вспомогательного пигмента - хлб - в составе ССК Prochlorothrix hollandica, не оказывает существенного влияния на основные морфологические признаки данной группы бактерий. Кроме того, мы считаем некорректным рассмотрение пигментов в отрыве от ССК, в состав которого они входят. Проведенный нами анализ строения (ССК) у оксифотобионтов выявил 8 типов таких пигмент-белковых комплексов (см. табл. 4), причем возможно одновременное присутствие в составе фотосинтетического аппарата нескольких типов ССК (см. главу III.4). Таким образом, применение пигментного критерия в систематике оксигенных фототрофных бактерий как основного дискриминирующего признака в целом недопустимо. Целесообразно использовать его в качестве родового признака у одноклеточных и нитчатых прохлорофитов, а также у других форм оксифотобактерий с неканоническим пигменным составом внутри отдельных субсекций филы Cyanobacteria.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Аверина, Светлана Геннадиевна, Санкт-Петербург

1. Бекасова О.Д. Биохимия фикобилисом // Биофизика. 1993. Т.38. С.1003-1024.

2. Громов Б.В. Коллекция культур водорослей биологического института Ленинградского университета // Труды Петергофского Биологического института. Л. 1965. Т. 19. С. 125-130.

3. Громов Б.В., Пиневич А.В., Веприцкий А.А. Биоразнообразие цианобактерий (основы, дальнейшее выявление и перспективы сохранения в свете проблем экологии России) // Микробиология. 1993. Т.62. С. 406-420.

4. Еленкин А.А. Синезеленые водоросли СССР. Специальная (систематическая) часть.// М.-Л. 1936. 984с.

5. Ждан-Пушкина С.М., Мовчан Н.А., Щелкунова С.А. Задания к практическим занятиям по микробиологии //Изд-во ЛГУ. Л. 1974. С. 84-101.

6. Журба Ю.И. Краткий справочник по фотопроцессам и материалам // Искусство. М. 1990.336 с.

7. Заварзин Г.А. Недарвиновская область эволюции // Вестник РАН. 2000. Т. 70. С. 403-410.

8. Пиневич А.В., Веприцкий А.А., Громов Б.В., Краутвальд К., Титова Н.Н. Клеточные и культуральные свойства и характеристика пигмента Nostoc sp. цианобактерии, необычно богатой С-фикоэритрином // Микробиология. 1994. Т. 63. С. 481-485.

9. Пиневич А.В. Получение и электронно-микроскопическое исследование протопластов Anabaena variabilis II Вестник ЛГУ. 1977. Сер.биол. Т. 3. С. 109-112.

10. Пиневич А.В. Влияние азотного голодания на фотосинтезирующий аппарат мутанта Anabaena variabilis, дефектного по системе азотфиксации // Микробиология. 1986. Т. 55. С. 418-424.

11. Пиневич А. В. Эволюция светособирающих антенн и филогенез оксигенных фототрофов// Цитология. 1991. Т. 33. С. 3-21.

12. Пиневич А.В. Проблемы класификации цианей и других прокароитных оксифотобионтов // Ботанический журнал. 1999. Т.84. С. 1-19.

13. Пиневич А.В., Величко Н.В., Базанова А.В. Прохлорофиты: двадцать лет спустя // Физиология растений. 2000. Т. 47. С. 1-5.

14. Худяков И.Я., Пиневич А.В. Одноклеточный мутант нитчатой цианобактерии Anabaena sp. РСС 7118// Микробиология. 1991. Т. 60. С. 488-491.

15. Abdelahad N., Bazzichelli G. Ultrastructure and development of "coccoid cells" of Nostoc commune (Cyanophyta) // Br. Phycol. J. 1989. V. 24. P. 217-222.

16. Albertano P. Effects of monochromatic light on four species of Leptolyngbya II Algological Studies. 1991. V. 64. P. 199-214.

17. Allen J.F. 1992. Protein phosphorylation in regulation of photosynthesis // Biochim. Biophys. Acta. V.275. P.275-335.

18. Allen J.P., Williams J.C. Photosynthetic reaction centres // FEBS Lett. 1998. V. 438. P. 59.

19. Anagnostidis K. Geitlerinema, a new genus of oscillatorialean cyanophytes // PI. Syst. Evol. 1989. V. 164. P. 33-46.

20. Anagnostidis K., Komarek J. Modern approach to the classification system of cyanophytes .1 Introduction // Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1985. V. 71. P. 291-302.

21. Anagnostidis K., Komarek J. Modern approach to the classification system of cyanophytes. 3 Oscillatoriales II Algological Studies. 1988. V. 50-53. P. 327-472.

22. Anagnostidis K., Komarek J. Modern approach to the classification system of cyanophytes. 5 Stigonematales И Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1990. V. 59. P. 1-73.

23. Apt K.E., Collier J.L., Grossman A.R. Evolution of the phycobiliproteins // J. Mol. Biol. 1995. V. 248. P. 79-96.

24. Apt K.E., Metzner S., Grossman A.R. The subunits of phycoerythrin from a red alga: position in phycobilisomes and sequence characterization // J. Phycol. 2001. V. 37. P. 6470.

25. Araoz R., Hader D.P. Phycoerythrin synthesis is induced by solar UV-B in the cyanobacterium Nostoc II Plant Physiol. Biochem. 1999. V. 37. P. 223-229.

26. Bald D., Kruip J., Rogner M. Supramolecular architecture of cyanobacterial thylakoid membranes: how is the phycobilisome connected with the photosystems? // Photosynth. Res. 1996. V. 49. P. 103-118.

27. Barber J., Kuhlbrandt W. Photosystem II // Curr. Opin. Struct. Biol. 1999. V.9. P.469-475.

28. Baroli I., Niyogi K.K., Molecular genetics of xantophyll-depending photoprotection in green algae and plants // Phil. Trans. R. Soc. Lond. ser. B. 2000. V. 335. P. 1385-1394.

29. Bauer C.C., Buikema W.J., Black K., Haselkorn R. A short-filament mutant of Anabaena sp.- strain PCC 7120 that fragments in nitrogen-deficient medium //J. Bacteriol. 1995. V. 177. P. 1520-1526.

30. Bayer M.E. Zones of membrane adhesion in the cryofixed envelope of Escherichia coli 11 J. Struct. Biol. 1991. V. 107. P. 268-280.

31. Bertocci C., Navarini L., Cesar A. Polysaccharides from cyanobacteria // Carbohydr. Polym. 1990. V. 12. P. 127-153.

32. Bhattacharya D., Medlin L. The phylogeny of plastids: a review based on comparisons of small-subunit ribosomal RNA coding regions II J. Phycol. 1995. V. 31. P. 489-498.

33. Brahamsha B. A genetic manipulation system for oceanic cyanobacteria of the genus Synechococcus // Appl. environ. Microbiol. 1996. V.62. P. 1747-1751.

34. Bullerjahn G.S., Matthijs H.C.P., Mur L.R., Sherman L.A. 1987. Chlorophyll-protein composition of the thylakoid membrane from Prochlorothrix hollandica, a prokaryote containing chlorophyll b. II Eur. J. Biochem. V.168. P.295-300.

35. Bullerjahn G.S., Jensen T.C., Sherman D.M., Sherman L.A. Immunological characterization of the Prochlothrix hollandica and Prochloron sp. chlorophyll a/b antenna proteins // FEMS Microbiol. Letters. 1990. V. 67. P. 99-106.

36. Carpenter E.J., O'Neil J.M., Dawson R., Capone D.G., Siddiqui P.J.A., Roenneberg Т., Bergman B. The tropical diazotrophic phytoplankter Trichodesmium: biological characteristics of two common species // Mar. Ecol. Prog. Ser. 1993. V. 95. P. 295-304.

37. Carr N.G., Mann N.H. Oceanic cyanobacterial picoplankton // The Molecular Biology of Cyanobacteria. Bryant D.A. (ed.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1994. P. 27-48.

38. Castenholz R.W., Waterbury J.B. Group I: Cyanobacteria // Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Staley J.T. et al.(eds.). Williams and Wilkins, Baltimore. 1989. V.3.P. 1710-1727.

39. Castenholz R.W., Waterbury J.B. Taxa of the cyanobacteria // Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Staley J.T. et al.(eds.). Williams and Wilkins, Baltimore. 1989. V.3.P. 1727-1728.

40. Castenholz R.W. General characteristics of the cyanobacteria // Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (2nd ed.). D.R. Boone, R.W. Castenholz (eds.). Springer-Verlag, New York e.a. 2001. V.I. P. 1474-1487.

41. Chang T.-P., Kost H.P., Wanner G. Critical observation on some Pseudanabaena species //Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1985. V. 38-39. P. 149-155.

42. Chisholm S.W., Olson R.J., Zettler E.R., Goericke R., Waterbury J.B., Welschmeyer N.A. A novel free-living prochlorophyte abundant in the oceanic euphotic zone // Nature. 1988. V. 334. P. 340-343.

43. Chitnis P.R. 1996. Photosystem I // Plant Physiol. V.l 11, P.661-669.

44. Cohen Z., Margheri M.C., Tomaselli L. Chemotaxonomy of cyanobacteria // Phytochemistry. 1995. V. 40. P. 1155-1158.

45. Cunningham F.X., Gantt E. Genes and enzymes of carotenoid biosynthesis in plants // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998. V. 49. P. 557-583.

46. Demmig-Adams B. Carotenoids and photoprotection in plants: a role for the xanthophyll zeaxanthin//Biochim. Biophys. Acta. 1990. V. 1020. P. 1-24.

47. Doolittle R.F. Convergent evolution: the need to be explicit//Trends Biochem. Sci. 1994. V. 19. P. 15-18.

48. Ernst A., Marschall P., Postius C. Genetic diversity among Synechococcus spp. (cyanobacteria) isolated from the pelagial of Lake Constance // FEMS Microbiol. Ecol. 1995. V.17. P. 197-203.

49. Fredrick J.F. The a-l,4-glucans of Prochloron, a prokaryotic green marine alga // Phytochemistry. 1980. V. 19. P. 2611-2613.

50. Gantt E. Supramolecular membrane organization // The Molecular Biology of Cyanobacteria. Bryant D.A. (ed.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1994. P. 119-138.

51. Garczarek L., Hess W.R., Holtzendorff J., van der Staay G.W.M., Partensky F. Multiplication of antenna genes as a major adaptation to low light in a marine prokaryote // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. P. 4098-4101.

52. Geitler L. Cyanophyceae II Rabenhorst's Kryptogamenflora von Deutschland, Osterreich und Schweiz. V. 14. Leipzig. 1932. P.l-1196.

53. Geyer G. Ultrahistochemie I I Vienna. VEB Gustav Fischer Verlag. 1973.

54. De Ghazal N.M., Smith G.D. Characterization of a brown Nostoc species from Jawa that is resistant to high light intensity and UV // Microbiology. 1994. V. 140. P. 3183-3189.

55. Giovannoni S.J., Turner S., Olsen G.J., Barns S., Lane D.J., Pace N.R. Evolutionary relationships among cyanobacteria and green chloroplasts // J. Bacterid. 1988. V. 170. P. 3584-3592.

56. Glazer A.N. Phycobilisome, a macromolecular complex optimized for light energy transfer// Biochim.Biophys. Acta. 1984. V. 768. P. 29-51.

57. Glazer A.N., Wedemayer G.J. Cryptomonad biliproteins an evolutionary perspective // Photosynth. Res. 1995. V. 46. P. 93-105.

58. Porra R.J., Pfundel E.E., Engel N. Metabolism and function of photosynthetic pigments // Phytoplankton Pigments in Oceanography: Guidelines to Modern Methods.S.W. Jeffrey et al. (eds.). UNESCO Publ., Paris. 1997. P. 85-124.

59. Golecki J.R., Jurgens U.J. Ultrastructural studies on the membranesystems and cell inclusions of the filamentous prochlorophyte Prochlorothrix hollandica II Arch. Microbiol. 1989. V. 152. P. 77-82.

60. Green B.R., Durnford D.G. The chlorophyll-carotenoid proteins of oxygenic photosynthesis // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1996. V. 47. P. 685-714.

61. Grevby C., Sundqvist C. Characterization of light-harvesting complex in Ochromonas danica (Chrysophyceae). J. Plant Physiol. 1992. V. 140. P. 414-420.

62. Griffith A.J. A descriptive numericlature for isolates of cyanobacteria // Br. phycol. J. 1984. Vol.19. P.233-238.

63. Grossman A., Manodori A., Snyder D. Light-harvesting proteins of diatoms: their relationship to the chlorophyll a/b binding proteins of higher plants and their mode of transport into plastids // Mol. Gen. Genet. 1990. V. 224. P. 91-100.

64. Grossman A.R., Schaefer M.R., Chiang G.G., Collier J.L. The phycobilisome, a light-harvesting complex responsive to environmental conditions // Microbiol. Rev. 1993. V. 57. P. 725-749.

65. Grossman A.R.,Bhaya D., Apt К. E., Kehoe D. M. Light-harvesting complexes in oxygenic photosynthesis: diversity, control, and evolution // Annu. Rev. Genet. 1995. V. 29. P. 231-288.

66. Guglielmi G., Cohen-Bazire G., Bryant D.A. 1981. The structure of Gloeobacter violaceus and its phycobilisomes // Arch. Microbiol. V.129, P.l81-189.

67. Hager A., Holocher K. Localization of the xantophyll-cycle enzyme violaxanthin de-epoxidase within the thylakiod lumen and abolition of its mobility by a (light-dependent) pH decrease // Planta. 1994. V. 192. P. 581-589.

68. Havaux M. Carotenoids as membrane stabilizers in chloroplasts // Trends Plant Sci. 1998. V. 3. P. 147-151.

69. Hess W.R., Partensky F., van der Staay G.W.M., Garcia-Fernandez J.M., Borner Т., Vaulot D. Coexistence of phycoerythrin and a chlorophyll a/b antenna in a marine prokaryote // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V.93. P. 11126-11130.

70. Hiller R.G., Larkum A.W.D. The chlorophyll-protein complexes of Prochloron sp. (Prochlorophyta) II Biochim. Biophys. Acta. 1985.V. 806, P. 107-115.

71. Hindak F. Morphological variability and taxonomy of some coccoid blue-green algae (<Cyanophyta) И Schweiz. Z. Hydrol. 1983. V. 45. P. 311-320.

72. Hinterstoisser В., China M., Kuntner O., Peschek G.A. Cooperation of plasma and thylakoid membranes for the biosynthesis of chlorophyll in cyanobacteria: the role of the thylakoid centers//J. Plant. Physiol. 1993. V. 142. P. 407-413.

73. Hirschberg J., Chamovitz D. Carotenoids in cyanobacteria // The Molecular Biology of Cyanobacteria. D.A. Bryant (ed.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1994. P. 559-579.

74. Hoiczek E., Hansel A. Cyanobacterial cell walls: News from an unusual prokaryotic envelope//J. Bacteriol. 2000. V. 182. P. 1191-1199.

75. Holton R.W. Some possible chemotaxonomic approaches to understanding cyanobacterial taxonomy and phylogeny // Ann. NY Acad. Sci. 1981. Vol. 361. P.397-408.

76. Hu Q., Ishikawa Т., Inoue Y., Iwasaki I., Miyashita H., Kurano N. Miyachi S., Iwaki M., Itoh S., Marquardt J., Morschel E. Heterogeneity of chlorophyll ^-binding photosystem I reaction centers from the photosynthetic prokaryote Acaryochloris marina

77. Photosynthesis: Mechanisms and Effects. G. Garab (ed.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1998. V.I. P.437-440.

78. Hugenholtz P., Goebel B.M., and Pace N.R. Impact of culture-independent studies on the emerging phylogenetic view of bacterial diversity // J. Bacteriol. 1998. V. 180. P. 47654774.

79. Jansson S. The light-harvesting chlorophyll я/6-binding proteins // Biochim. Biophys. Acta. 1994. V.1184. P.l-19.

80. Jeeji Bai N., Hegewald E., Soeder C.J. Revision and taxonomic analysis of the genus Anabaenopsis // Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1977. V. 18. P. 3-24.

81. Katoh Т., Tanaka A., Mimuro M. Xanthosomes: supramolecular assemblies of xanthophyl-chlorophyl a/c protein complexes I I Methods Enzym. 1993. V. 214. P. 402412.

82. Ke В., Fang Z., Lu R., Calvert H.E., Dolan E. The presence of phycobilisomes in heterocysts of Anabaena variabilis II Photobiochem. Photobiophys. 1983. V.6. P. 25-31.

83. Kom&rek J. Prospects for taxonomic developments // The biology of blue-green algae. Berkeley, 1973. 482p.

84. Komarek J. Taxonomic review of the genera Synechocystis Sauv. 1892, Synechococcus Nag. 1849, and Cyanothece gen. nov. (Cyanophyceae) // Arch. Protistenkde. 1976. V. 18. P. 119-179.

85. Komarek J., Anagnostidis K. Modern approach to the classification system of cyanophytes. 2 Chroococcales II Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1986. V. 43. P. 157- 226.

86. Komarek J., Anagnostidis K. Modern approach to the classification system of cyanophytes. 4 Nostocales II Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1989. V. 56. P. 247-345.

87. Komarek J., Caslavska J. Thylakoid patterns in oscillatorialean cyanophytes // Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1991. V. 64. P. 267-270.

88. Komarek J., Hindak F. Taxonomic review of natural populations of the cyanophytes from the Gomphosphaeria-complex // Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1988. V. 50-53. P. 203-225.

89. Kuhlbrandt W. Structure and function of the plant light-harvesting complex, LHC-II // Curr. Opin. Struct. Biol. 1994. V. 4. P. 519-528.

90. Kunkel D.D. Thylakoid centres: structures associated with the cyanobacterial photosynthetic membrane system // Arch. Microbiol. 1982. V. 133. P. 97-99.

91. Larkum A.W.D., Scaramuzzi C., Cox G.C., Hiller R.G., Turner A.G. Light-harvesting chlorophyll c-like pigment in Prochloron // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. V. 91. P. 679-683.

92. Larkum Т., Howe C.J. Molecular aspects of light-harvesting processes in algae // Advances Bot. Res. 1997. V.27, P.257-330.

93. Lewin R.A. Prochloron, type genus of the Prochlorophyta II Phycologia. 1977. V. 16. P. 217.

94. Lewin R.A. Order Prochlorales II Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. J.T. Staley et al. (eds.). Williams and Wilkins, Baltimore. 1989. V. 3. P. 1799-1802.

95. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes // Meth. Enzymol. 1987. V. 148. P. 350-382.

96. Lugtenberg В., van Alphen L. Molecular architecture and functioning of the outer membrane of E. coli and other gram-negative bacteria // Biochim. Biophys. Acta. 1983. V. 737. P. 51-115.

97. MacColl R. 1998. Cyanobacterial phycobilisome // J. Struct. Biol. V.124, P.311-334.

98. Maeda H., Kawai A., Tilzer M.M. The water bloom of cyanobacterial picoplankton in Lake Biwa, Japan // Hydrobiologia. 1992. V. 248. P. 93-103.

99. Marquardt J., Senger H., Miyashita H., Miyachi S., Marschel E. Isolation and characterization of biliprotein aggregates from Acaryochloris marina, a Prochloron-like prokaryote containing mainly chlorophyll d IIFEBS Lett. 1997. V. 410. P. 428-432.

100. Matthijs H.C.P., van der Staay G.W.M., Mur L.R. Prochlophytes: the 'other' cyanobacteria? / The molecular biology of cyanobacteria. D.A.Bryant (ed.) Kluwer Acad. Publ. Dordrecht e.a. 1994. P. 49-64.

101. McGuire R.F. A numerical taxonomic study of Nostoc and Anabaena И J. Phycol. 1984. V. 20. P. 454-460.

102. Miller K.R., Jacob J. S., Burger-Wiersma Т., Matthijs H. C. P. Supramolecular structure of the thylacoid membrane of Prochlorothrix hollandica: a chloropyll b-containing prokaryote // J. Cell Sci. 1988. V. 91. P. 577-586.

103. Miroshnichenko-Dolganov N.A., Bhaya D., Grossman A.R. Cyanobacterial protein with similarity to the chlorophyll a/b binding proteins of higher plants: evolution and regulation I I Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 636-640.

104. Miyashita H., Ikemoto H., Kurano N., Adachi K., Chihara M., Miyachi S. Chlorophyll rfas a major pigment // Nature. 1996. V. 383. P. 402.

105. Miiller P., Li X., Nijogi K.K. Non-photochemical quenching. A response to excess light energy II Plant Physiol. 2001. V. 125. P. 2879-2889.

106. Nierzwicki-Bauer S.A., Balkwill D.L., Stevens S.E. Three-dimensional ultrastructure of a unicellular cyanobacterium //J. Cell Biol. 1983. V. 97. P. 713-722.

107. Nikolaitchik O. A., Bullerjahn G.S. Transcript analysis of the pcbABC genes encoding the antenna apoproteins in the photosynthetic prokaryote Prochlorothrix hollandica II FEMS Lett 1998. V.168. P.187-194.

108. Olsen G.J., Woese C.R., OverbeckR. The winds of (evolutionary) change: breathing new life into microbiology // J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 1-6.

109. Olson J.M. Evolution of phonosynthetic reaction centers // BioSystems. 1981. V.14. P. 89-94.

110. Ong L.J., Glazer A.N. Phycoerythrins of marine unicellular cyanobacteria. I. Bilin types and locations and energy transfer pathways in Synechococcus spp. phycoerythrins // J. Biol. Chem. 1991. V. 266. P. 9515-9527.

111. Palleroni N.J. The taxonomy of bacteria// Bioscience. 1983. V.33. P.370-377.

112. Palleroni N.J. Prokaryotic diversity and the importance of culturing // Antonie van Leeuwenhoek. 1997. V. 72. P. 3-19.

113. Parry D.L. Cyanophytes with R-phycoerythrins in associacion with seven species of ascidians from the Great Barrier Reef// Phycologia. 1984. V. 23. P. 503-505.

114. Partensky F., Hess W.R., Vaulot D. Prochlorococcus, a marine photosynthetic prokaryote of global significance // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1999. V.63. P.106-127.

115. Paulsen H. Chlorophyll a/b-hmdmg proteins // Photochem. Photobiol. 1995. V. 62. P. 367-382.

116. Peschek G.A. Photosynthesis and respiration of cyanobacteria // Phototrophic Procaryotes. G.A. Peschek et al (eds.). Plenum Press, New York. 1999. P. 201-209.

117. Pfennig N., Triiper H.G. Anoxygenic phototrophic bacteria // In: Bergey's manual of systematic bacteriology. J.T. Staley, M.R. Bryant, N. Pfennig, Holt T.G.(ed.). Williams & Wilkins, Baltimore, 1989. V. 3. P. 1635-1637.

118. Phlips E.J., Zeman C. Photosynthesis, growth and nitrogen fixation by epiphytic forms of filamentous cyanobacteria from pelagic Sargassum // Bull. Mar. Sci. 1990. V. 47. P. 613-621.

119. Pinevich A.V. Intracytoplasmic membrane structures in bacteria // Endocytobiosis and Cell Res. 1997. V.12. P. 9-40.

120. Pinevich A.V., Gavrilova O.V., Zaitseva A.A., Averina S.G., Usova T.V. Pseudanabaena sp. — a brown-pigmented cyanophyte (cyanobacterium) with phycobilisomes of uncommon type //Algological Studies. V. 85. 1997. P. 1-11.

121. Pinevich A.V., Skulberg O.M., Matthijs H.C.P. et al. Characterization of a novel chlorophyll 6-containing Prochlorothrix species (Prochlorophyta) and its photosynthetic apparatus//Microbios. 1999. V.100. P. 159-174.

122. Post A.V., Bullerjahn G.S. The photosynthetic machinery in prochlorophytes: structural properties and ecological significance // FEMS Microbiol. Rev. 1994. V. 13. P. 393-413.

123. Postius C., Kenter U., Wacker A., Ernst A., Boger P. Light causes selection among two phycoerythrin-rich Synechococcus isolates from Lake Constance // FEMS Microbiol. Ecol. 1998. V. 25. P. 171-178.

124. Postius С., Ernst A. Mechanisms of dominance: coexistence of picocyanobacterial genotypes in a freshwater ecosystems // Arch. Microbiol. 1999. V. 172. P. 69-75.

125. Rippka R., Cohen-Bazire G. The Cyanobacteriales: a legitimate order based on the type strain Cyanobacterium stanieril II Ann. Microbiol. (Inst. Pasteur). 1983. Т. 134B. P. 21-36.

126. Rippka R., Deruelles J., Waterbury J.B., Herdmann M., Stanier R.Y. Generic assigments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria // J. gen. Microbiol. 1979. V. 11 LP. 1-61.

127. Rippka R., Waterbury J.В., Cohen-Bazire G. A cyanobacterium wich lacks thylakoids //Arch. Microbiol. 1974. V.100. P. 419-436.

128. Rodriguez H., Rivas J., Guerrero M.G., Losada M. Nitrogen-fixing cyanobacterium with a high phycoerythrin content // Appl. Environ. Microbiol. 1989. V. 55. P. 758-760.

129. Rodriguez H., Rivas J., Guerrero M.G., Losada M. Enhancement of phycobiliprotein production in nitrogen-fixing cyanobacteria//J. Biotechnol. 1991. V. 20. P. 263-270.

130. Rudiger W., Wagenmann R., Muckle G. Investigation of C-phycoerythrin in the cyanobacterium Pseudanabaena W1174 // Arch. Microbiol. 1980. V. 127. P. 253-257.

131. Schmitt A., Frank G., James P., Staudenmann W., Zuber H., Wilhelm C. Polypeptide sequence of the chlorophyll а/6/c-binding protein of the prasinophycean alga Manloniella squamata II Photosynth. Res. 1994. V. 40. P. 269-277.

132. Schopf J.W. The fossil record: tracing the roots of the cyanobacterial lineage //The Ecology of Cyanobacteria. B.A. Whitton, M. Potts (eds.). Kluwer Acad. Publ. Doordrecht e.a. 2000. P. 13-35.

133. Shively J.M., Bryant D.A., Fuller R.C., Konopka A.E., Stevens S.E.J., Strohl W.R. Functional inclusions in prokaryotic cells // Int. Rev. Cytol. 1988. V. 113. P. 35-100.

134. Simpson D.J., Knoetzel J. Light-harvesting complexes of plants and algae: introduction, survey and nomenclature // Oxygenic Photosynthesis: the Light Reactions. D.R. Ort, C.F. Yocum (eds.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1996. P. 493-506.

135. Stevens S.E., Nierzwicki-Bauer S.A. The cyanobacteria // Structure of Phototrophic Prokaryotes. Stolz S.F.(ed.). CRC Press Inc. 1991. P. 15-47.

136. Stockner J.G., Shortreed K. S. Autotrophic picoplankton: community composition, abundance and distribution across a gradient of oligotrophic British Columbia and Yukon Territory Lakes // Inter. Rev. ges. Hydrobiol. 1991. V. 76. P. 581-601.

137. Stulp B.K., Stam W.T. Genotypic relationships between strains of Anabaena (Cyanophyceae) and their correlation with morphological affinities // Br. Phycol. J. 1984. V. 19. P. 287-301.

138. Tabita F.R. Molecular and cellular regulation of autotrophic carbon dioxide fixation in microorganisms // Microbiol. Rev. 1988. V.52. P.155-189.

139. Tandeau de Marsac N. Occurrence and nature of chromatic adaptation in cyanobacteria//J. Bacterid. 1977. V. 130. P. 82-91.

140. Tandeau de Marsac N. Differentiation of hormogonia and relationships with other biological processes // The Molecular Biology of Cyanobacteria. Bryant D,A.(ed.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1994. P. 825-842.

141. Turner S. Molecular systematics of oxygenic photosynthetic bacteria // Plant Syst. Evol. 1997. V. 11. (Suppl.) P. 13-52.

142. Turner S., Pryer K.M., Viao V.P.W., Palmer J. Investigating deep phylogenetic relationship among cyanobacteria and plastids by small subunit rRNA sequence analysis // J. Eukaryot. Microbiol. 1999. V. 46. P. 327-338.

143. Turon X., Hernandez-Marine M., Catalan J. A new species of Komvophoron (Cyanophyta, Borziaceae) epibiote on ascidians from the Mediterranean Sea // Algological Studies. 1991. V. 64. P. 249-259.

144. Waterbury J.B., Rippka R. Order Chroococcales // Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. J.T. Staley et al. (eds.). Williams and Wilkins, Baltimore. 1989. V. 3. P. 1742-1746.

145. Wedemeyer G.J., Kidd D.J., Glazer A.N. Cryptomonad biliproteins: bilin types and locations // Photosynth. Res. 1996. V. 48. P. 163-170.

146. Weisse T. Dynamics of autotrophic picoplankton in marine and freshwater ecosystems // Advances in Microbial Ecology. In: Jones J.G. (ed.). Plenum Press, New York. 1993. V. 13. P. 327-370.

147. Whatley J. M. The fine structure oiProchloron II New Phytol. 1977. V. 9. P. 309-313.

148. Whitton B.A. The taxonomy of blue-green algae // Br. Phycol. J. 1969. V. 4. P. 121-123.

149. Wilbanks S.M., de Lorimer R., Glazer A.N. Phycoerythrins of marine unicellular cyanobacteria. III. Sequence of class II phycoerythrin // J. Biol. Chem. 1991. V.266. P. 9535-9539.

150. Wilhelm C. The biochemistry and physiology of light-harvesting processes in chlorophyll b- and chlorophyll c- containing algae // Plant Physiol. Biochem. 1990 V. 28. P. 293-306.

151. Wilmotte A. Molecular evolution and taxonomy of the cyanobacteria // The Molecular Biology of Cyanobacteria. Bryant D.A. (ed.). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht e.a. 1994. P. 1-25.

152. Wilmotte A., Golubic S. Morphological and genetic criteria in the taxonomy of Cyanophyta / Cyanobacteria II Arch. Hydrobiol. / Suppl., Algological Studies. 1991. Vol.92. P. 1-24.

153. Woese C.R., Kandler O., Wheelis M.L. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Arhaea, Bacteria, and Eucarya // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. V. 87. P. 4576-4579.

154. Wolfe G.R., Cunningham F.X., Durnford D., Green В., Gantt E. Evidence for a common origin of chloroplasts with light-harvesting complexes of different pigmentation//Nature. 1994. V.367, P.566-568.

155. Wyman M., Gregory R.P.F., Carr N.G. Novel role for phycoerythrin in a marine cyanobacterium, Synechococcus strain DC2 // Science. 1985. V. 230. P. 818-820.

156. Xiong J., Fischer W.M., Inoue K., Nakahara M., Bauer C.E. Molecular evidence for the early evolution of photosynthesis // Science. 2000. V.289. P. 1724-1730.