Микробиология, 2021, T. 90, № 4, стр. 443-458

Делимитация видов и анализ криптического разнообразия микроводорослей клады Parachlorella (Chlorophyta)

Е. С. Кривина a*, А. Д. Темралеева a, Ю. С. Букин b

a ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”
142290 Пущино, Россия

b Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
664003 Иркутск, Россия

* E-mail: pepelisa@yandex.ru

Поступила в редакцию 27.01.2021
После доработки 17.03.2021
Принята к публикации 22.03.2021

Аннотация

В статье рассматривается система зеленых микроводорослей клады Parachlorella, построенная на основании морфологических, экологических и молекулярно-генетических данных. Обсуждаются диагностические признаки выделенных родов и видов, а также систематическое положение некоторых таксонов. Молекулярно-филогенетический анализ клады Parachlorella показал, что, несмотря на относительную простоту морфологии, для нее характерно высокое криптическое разнообразие. Показана полифилетичность рода Dictyosphaerium, а также ряда видов: D. libertatis, D. ehrenbergianum, Compactochlorella kochii, Mucidosphaerium pulchellum, M. palustre, Closteriopsis acicularis. Использование интрона в качестве критерия разделения близкородственных видов эффективно для представителей групп II, IV, VII, VIII, а также для штаммов видов Compactochlorella kochii и D. libertatis. Применение классического СВС-подхода, основанного на поиске СВС в консервативных регионах ITS2, было успешным только для группы II. Результаты анализа генетических дистанций и алгоритмов делимитации видов GMYC, PTP, ABGD не являются универсальными инструментами для обнаружения видовых границ и нуждаются в подтверждении другими признаками, такими как форма клеток, способность формировать колонии, способ крепления клеток к гиалиновым тяжам, тип хлоропласта, количество пиреноидов, присутствие слизи, наличие интронов, уровень генетических различий, наличие СВС в ITS1 и ITS2, среда обитания. Благодаря совместному использованию морфологических, экологических и генетических характеристик, удалось охарактеризовать 11 групп и 2 филогенетические линии в рамках клады Parachlorella и выдвинуть предположения о разделении родов и видов внутри выделенных групп.

Ключевые слова: микроводоросли, морфология, экология, филогения, фрагмент 18S–ITS1–5.8S–ITS2, разграничение видов

DOI: 10.31857/S002636562104011X

Список литературы

  1. Гайсина Л.А., Фазлутдинова А.И., Кабиров Р.Р. Современные методы выделения и культивирования водорослей: учеб. пособие. Уфа: Изд-во БГПУ, 2008. 152 с.

  2. Кривина Е.С., Темралеева А.Д. Проблема идентификации и криптическое разнообразие микроводорослей клады Chlorella (Chlorophyta) // Микробиология. 2020. Т. 89. С. 714–727.

  3. Krivina E.S., Temraleeva A.D. Identification problems and cryptic diversity of Chlorella-clade microalgae (Chlorophyta) // Microbiology (Moscow). 2020. V. 89. P. 720–732.

  4. Aslam Z., Shin W., Kim M.K., Im W.-T., Lee S.-T. Marinichlorella kaistiae gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) based on polyphasic taxonomy // J. Phycol. 2007. P. 576–584.

  5. Belcher J.H., Swale, E.M.F. Some Chlorococcales new to Britain // Brit. Phycol. Bull. 1962. V. 2. P. 121–125.

  6. Bock C., Pröschold T., Krienitz L. Two new Dictyosphaerium-morphotype lineages of the Chlorellaceae (Trebouxiophyceae): Heynigia gen. nov. and Hindakia gen. nov. // Eur. J. Phycol. 2010. V. 45. P. 267–277.

  7. Bock C., Pažoutová M., Krienitz L. Phylogenetic position of Coronastrum ellipsoideum and description of Parachlorella hussii sp. nov. // Biologia. 2011a. V. 66/4. P. 585–594.

  8. Bock C., Pröschold T., Krienitz L. Updating the genus Dictyosphaerium and description of Mucidosphaerium gen. nov. (Trebouxiophyceae) based on morphological and molecular data // J. Phycol. 2011b. V. 47. P. 638–652.

  9. Caisová L., Marin B., Melkonian M. A consensus secondary structure of ITS2 in the Chlorophyta identified by phylogenetic reconstruction // Protist. 2013. V. 164. P. 482–496.

  10. Coleman A.W. Is there a molecular key to the level of “biological species” in eukaryotes? A DNA guide // Mol. Phylogenet. Evol. 2009. V. 50. P. 197–203.

  11. Coleman A.W. The significance of a coincidence between evolutionary landmarks found in mating affinity and a DNA sequence // Protist. 2000. V. 151. P. 1–9.

  12. Coleman A.W. ITS2 is a double-edged tool for eukaryote evolutionary comparisons // Trends Genet. 2003. V. 19. P. 370–375.

  13. Coleman A.W. Nuclear rRNA transcript processing versus internal transcribed spacer secondary structure // Trends Genet. 2015. V. 31. P. 157–163.

  14. Drummond A.J., Nicholls G.K., Rodrigo A.G., Solomon W. Estimating mutation parameters, population history and genealogy simultaneously from temporally spaced sequence data // Genetics. 2002. V. 161. P. 1307–1320.

  15. Fawley M.W., Dean M.L., Dimmer S.K., Fawley K.P. Evaluating the morphospecies concept in the Selenastraceae (Chlorophyceae, Chlorophyta) // J. Phycol. 2006. V. 42. P. 142–154.

  16. Fujisawa T., Barraclough T.G. Delimiting species using single-locus data and the Generalized Mixed Yule Coalescent approach: A revised method and evaluation on simulated data sets // Syst. Biol. 2013. V. 62. P. 707–724.

  17. Gaonkar C.C., Piredda R., Minucci C., Mann D., Montresor M., Sarno D., Kooistra W.H.C.F. Annotated 18S and 28S rDNA reference sequences of taxa in the planktonic diatom family Chaetocerotaceae // PLoS One. 2018. V. 13. e0208929. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208929.

  18. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, National University of Ireland, Galway, 2021. http://www.algaebase.org.

  19. Jao C.-C., Wei Y.X., Hu H.J. Dicloster, a new genus of Chlorococcales // Acta Hydrobiol. Sin. 1975. V. 6. P. 115–116.

  20. Hoshina R., Iwataki M., Imamura N. Chlorella variabilis and Micractinium reisseri sp. nov. (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae): Redescription of the endosymbiotic green algae of Paramecium bursaria (Peniculia, Oligohymenophorea) in the 120th year // Phycol. Res. 2010. V. 58. P. 188–210.

  21. Krienitz L., Hegewald E.H., Hepperle D., Huss V.A.R., Rohr T., Wolf M. Phylogenetic relationship of Chlorella and Parachlorella gen. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) // Phycologia. 2004. V. 43. P. 529–542.

  22. Krienitz L., Bock C., Kotut K., Pröschold T. Genotypic diversity of Dictyosphaerium-morphospecies (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae) in African inland waters, including the description of four new genera // Fottea. 2012. V. 12. P. 231–253.

  23. Krienitz L., Bock C., Luo W., Pröschold T. Polyphyletic ori-gin of the Dictyosphaerium-morphotype within Chlorellaceae (Trebouxiophyceae) // J. Phycol. 2010. V. 46. P. 559–563.

  24. Luo W., Pröschold T., Bock C., Krienitz L. Generic concept in Chlorella-related coccoid green algae (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) // Plant Biol. 2010. V. 12. P. 545–553.

  25. Puillandre N., Lambert A., Brouillet S., Achaz G. ABGD, Automatic Barcode Gap Discovery for primary species delimitation // Mol. Ecol. 2012. V. 21. P. 1864–1877.

  26. Škaloud P., Němcová Y., Pytela J., Bogdanov N.I., Bock C., Pickinpaugh S.H. Planktochlorella nurekis gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), a novel coccoid green alga carrying significant biotechnological potential // Fottea. 2014. V. 14. P. 53–62.

  27. Song H., Liu X., Hu Y., Wang Q., Long J., Liu G., Hu Z. Coronacoccus hengyangensis gen. et sp. nov., a new member of Chlorellaceae (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) with Radiococcacean morphology // Phycologia. 2018a. V. 57. P. 363–373.

  28. Song H., Qinghua Wang Q., Liu X., Hu Y., Long J., Guoxiang Liu G., Hu Z. Phylogenic diversity and taxonomic problems of the Dictyosphaerium morphotype within the Parachlorella clade (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae) // J. Eukaryot. Microbiol. 2018b. V. 65. P. 382–391.

  29. Temraleeva A., Moskalenko S., Mincheva E., Bukin Y., Sinetova M. Spongiosarcinopsis terrestris gen. et sp. nov. (Chlorophyta, Chlorophyceae): a new genus of green algae from gray forest soil, Russia // Phytotaxa. 2018. V. 376. P. 291–300.

  30. Ustinova I., Krienitz L., Huss V.A.R. Closteriopsis acicularis (G.M. Smith) Belcher et Swale is a fusiform alga closely related to Chlorella kessleri Fott et Nováková (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) // Eur. J. Phyco. 2001. V. 36. P. 341–351.

  31. Yamamoto M., Kurihara I., Kawano S. Late type daughter cell wall synthesis in one of the Chlorellaceae, Parachlorella kessleri (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) // Planta. 2005. V. 221. P. 766–775.

  32. Zhu X.C., Chen J., Chen R., Jiang L.Y., Qiao G.X. DNA barcoding and species delimitation of Chaitophorinae (Hemiptera, Aphididae) // ZooKeys. 2017. V. 656. P. 25–50.

  33. Zou S., Fei C., Song J., Bao Y., He M., Wang C. Combining and comparing coalescent, distance and character-based approaches for barcoding microalgaes: a test with Chlorella-like species (Chlorophyta) // PLoS One. 2016a. V. 11. e0153833.

  34. Zou S., Fei C., Wang C., Gao Z., Bao Y., He M., Wang C. How DNA barcoding can be more effective in microalgae identification: a case of cryptic diversity revelation in Scenedesmus (Chlorophyceae) // Sci. Rep. 2016b. V. 6. P. 1–13.

Дополнительные материалы

скачать ESM.docx
Рис. ESM_1.
 
Таблица ESM_2. - Таблица ESM_27.