🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

СТРАТЕГИЯ ВЫЖИВАНИЯ ДИАТОМОВОЙ ВОДОРОСЛИ PSEUDO-NITZSCHIA PUNGENS (GRUNOW EX CLEVE) HASLE, 1993 В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ТЕМНОТЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована физиологическая реакция морской диатомовой водоросли Pseudo-nitzschia pungens на темновую экспозицию в течение 45 и 90 сут и последующую акклимацию при повторном освещении. Установлено, что водоросль остается метаболически активной между 0 и 45 сут темновой экспозиции. Этот этап характеризуется стабилизацией плотности культуры, активацией дыхательного метаболизма и синтетических процессов, а также низкой скоростью потребления внутриклеточных углерода (С) и азота (N). Между 45 и 90 сут темновой экспозиции клетки P. pungens переходят в состояние покоя, которое сопровождается прекращением клеточных делений, подавлением синтетических процессов, а также консервацией светособирающего комплекса и почти полным подавлением фотосинтеза. Жизнеспособность клеток обеспечивается сохранением высокой дыхательной активности и поддержанием высокого уровня внутриклеточных резервов С. Показано, что поэтапная реорганизация структуры и функции фотосинтетического аппарата P. pungens в условиях длительной темноты способствует сохранению фотосинтетической способности клеток и последующему восстановлению плотности популяции P. pungens при переносе на свет. Продолжительность периода восстановления численности водорослей, а также регенерации структуры их светособирающего комплекса определяются длительностью пребывания в темноте.

Об авторах

И. М. Яковлева

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского (ННЦМБ) ДВО РАН

Email: torlova06@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0299-6983
Владивосток, Россия

Т. Ю. Орлова

Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского (ННЦМБ) ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: torlova06@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5246-6967
Владивосток, Россия

Список литературы

  1. Воскобойников Г.М., Макаров М.В., Рыжик И.В. Изменения в составе фотосинтетических пигментов и структуре клеток у бурых водорослей Fucus vesiculosus и F. serratus L., из Баренцева моря при длительном нахождении в темноте // Биол. моря. 2006. T. 32. C. 26–33.
  2. Орлова Т.Ю. Красные приливы и токсические микроводоросли в дальневосточных морях России // Вестн. ДВО РАН. 2005. Т. 1. С. 27–31.
  3. Пропп Л.Н., Кашенко С.Д., Пропп М.В. Определение основных биогенных элементов // Методы химического анализа в гидробиологических исследованиях. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1979. C. 63–88.
  4. Стоник И.В., Орлова Т.Ю. Продуценты домоевой кислоты рода Pseudo-nitzschia H. Peragallo, 1900 (Bacillariophyta) из северной части Тихого океана // Биол. моря. 2018. Т. 44. С. 299–306.
  5. Титлянов Э.А., Титлянова Т.В. Симбиотические взаимоотношения микроводорослей зооксантелл и полипов рифостроящих кораллов в процессе автотрофного и гетеротрофного питания // Биол. моря. 2020. T. 46. C. 291–303.
  6. Шошина Е.В., Капков В.И., Беленикина О.А. Экологические факторы, регулирующие рост макроводорослей в сообществах арктических морей // Вестн. МГТУ. 2016. T. 19. C. 334–344.
  7. Alderkamp A.C., Buma A.G.J., van Rijssel M. The carbohydrates of Phaeocystis and their degradation in the microbial food web // Biogeochemistry. 2007. V. 83. P. 99–118.
  8. Andersen P., Throndsen J. Estimating cell numbers // Manual on harmful marine microalgae / Eds G.M. Hallegraeff, D.M. Anderson, A.D. Cembella. Paris: UNESCO Publishing. 2003. P. 99–129.
  9. Bai X., Song H., Lavoie M. et al. Proteomic analyses bring new insights into the effect of a dark stress on lipid biosynthesis in Phaeodactylum tricornutum // Sci. Rep. 2016. V. 6. Art. ID 25494. https://doi.org/10.1038/srep25494
  10. Bates S.S., Hubbard K.A., Lundholm N. et al. Pseudonitzschia, nitzschia, and domoic acid: new research since 2011 // Harmful Algae. 2018. V. 79. P. 3–43
  11. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem. 1976. V. 72. P. 248–254.
  12. Fukai Y., Matsuno K., Fujiwara A. et al. Impact of sea-ice dynamics on the spatial distribution of diatom resting stages in sediments of the Pacific Arctic region // J. Geophys. Res.: Oceans. 2021. V. 126. Art. ID e2021JC017223.
  13. Handy J., Juchem D., Wang Q. et al. Antarctic benthic diatoms after 10 months of dark exposure: consequences for photosynthesis and cellular integrity // Front. Plant Sci. 2024. V. 15. Art. ID 1326375. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1326375
  14. Hanelt D. Photosynthesis assessed by chlorophyll fluorescence // Bioassays: Advanced methods and applications / Eds D.-P. Hader, G.S. Erzinger. Amsterdam: Elsevier. 2018. Ch. 9. P. 169–198.
  15. Hanelt D., Figueroa F.L. Physiological and photomorphogenic effects of light on marine macrophytes // Seaweed biology. Ecological Studies (Analysis and Synthesis) / Eds C. Wiencke, K. Bischof. Berlin; Heidelberg: Springer. 2012. V. 219. P. 3–23.
  16. Jassby A.D., Platt T. Mathematical formulation of the relationship between photosynthesis and light for phytoplankton // Limnol. Oceanogr. 1976. V. 21. P. 540–547.
  17. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochem. Physiol. Pflanzen. 1975. V. 167. P. 191–194.
  18. Jeffrey S.W., Welschmeyer N.A. Spectrophotometric and fluorometric equations in common use in oceanography // Phytoplankton pigments in oceanography: Guidelines to modern methods. Paris: UNESCO Publishing. 1997. P. 597–615.
  19. Juchem D.P., Schimani K., Holzinger A. et al. Lipid degradation and photosynthetic traits after prolonged darkness in four Antarctic benthic diatoms, including the newly described species Planothidium wetzelii sp. nov. // Front. Microbiol. 2023. V. 14. Art. ID 1241826. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1241826
  20. Karsten U., Schumann R., Holzinger A. Ecophysiology, cell biology and ultrastructure of a benthic diatom isolated in the Arctic // Diatoms: Fundamentals and applications / Eds J. Seckbach, R. Gordon. Hoboken, N.J.; Salem, Mass.: Wiley-Scrivener. 2019. P. 273–287.
  21. Kennedy F., Martin A., Bowman J.P. et al. Dark metabolism: a molecular insight into how the Antarctic seaice diatom Fragilariopsis cylindrus survives long-term darkness // New Phytol. 2019. V. 223. № 2. P. 675–691. https://doi.org/10.1111/nph.15843
  22. Kvernvik A.C., Hoppe C.J.M., Lawrenz E. et al. Fast reactivation of photosynthesis in arctic phytoplankton during the polar night // J. Phycol. 2018. V. 54. P. 461–470.
  23. Lacour T., Morin PI., Sciandra T. et al. Decoupling light harvesting, electron transport and carbon fixation during prolonged darkness supports rapid recovery upon re-illumination in the Arctic diatom Chaetoceros neogracilis // Polar Biol. 2019. V. 42. P. 1787–1799. https://doi.org/10.1007/s00300-019-02507-2
  24. Lelong A., Hegaret H., Soudant P., Bates S.S. Pseudonitzschia (Bacillariophyceae) species, domoic acid and amnesic shellfish poisoning: revisiting previous paradigms // Phycologia. 2012. V. 51. P. 168–216. https://doi.org/10.2216/11-37
  25. Li H., Scheschonk L., Heinrich S. et al. Transcriptomic responses to darkness and the survival strategy of the kelp Saccharina latissima in the early polar night // Front. Mar. Sci. 2020. V. 7. Art. ID 592033.
  26. Markager S., Sand-Jensen K. Patterns of night-time respiration in a dense phytoplankton community under a natural light regime // J. Ecol. 1989. V. 77. P. 49–61.
  27. Martin A., McMinn A., Heath M. et al. The physiological response to increased temperature in over-wintering sea ice algae and phytoplankton in McMurdo Sound, Antarctica and Tromso Sound, Norway // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 2012. V. 428. P. 57–66.
  28. McMinn A., Martin A. Dark survival in a warming world // Proc. R. Soc. B. 2013. V. 280. Art. ID20122909.
  29. Morales-Sanchez D., Martinez-Rodriguez O.A., Kynd J., Martinez A. Heterotrophic growth of microalgae: metabolic aspects // World J. Microbiol. Biotechnol. 2014. V. 31. P. 1–9.
  30. Peters E. Prolonged darkness and diatom mortality: II. Marine temperate species // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 1996. V. 207. P. 43–58.
  31. Recht L., Topfer N., Batushansky A. et al. Metabolite profiling and integrative modeling reveal metabolic constraints for carbon partitioning under nitrogen starvation in the green algae Haematococcus pluvialis // J. Biol. Chem. 2014. V. 289. № 44. P. 30387–30403. https://doi.org/10.1074/jbc.M114.555144
  32. Reeves S., McMinn A., Martin A. The effect of prolonged darkness on the growth, recovery and survival of Antarctic sea ice diatoms // Polar Biol. 2011. V. 34. P. 1019–1032.
  33. Ribeiro S., Sejr M.K., Limoges A. et al. Sea ice and primary production proxies in surface sediments from a High Arctic Greenland fjord: spatial distribution and implications for palaeoenvironmental studies // Ambio. 2017. V. 46. Suppl. 1. P. S106–S118. https://doi.org/10.1007/s13280-016-0894-2
  34. Schaub I., Wagner H., Graeve M., Karsten U. Effects of prolonged darkness and temperature on the lipid metabolism in the benthic diatom Navicula perminuta from the Arctic Adventfjorden, Svalbard // Polar Biol. 2017. V. 40 P. 1425–1439. https://doi.org/10.1007/s00300-016-2067-y
  35. Scheschonk L., Becker S., Hehemann J. et al. Arctic kelp eco-physiology during the polar night in the face of global warming: a crucial role for laminarin // Mar. Ecol.: Prog. Ser. 2019. V. 611. P. 59–74.
  36. Sciandra T., Forget M., Bruyant F. et al. The possible fates of Fragilariopsis cylindrus (polar diatom) cells exposed to prolonged darkness // J. Phycol. 2022. V. 58. P. 281–296.
  37. Smayda T.J., Trainer V.L. Dinoflagellate bloom in upwelling systems: seeding, variability, and contrasts with diatom bloom behavior // Prog. Oceanogr. 2010. V. 85. P. 92–107.
  38. Smith R.E.H., Clement P., Head E.J. Night metabolism of recent photosynthate by sea ice algae in the high Arctic // Mar. Biol. 1990. V. 107. P. 255–261.
  39. Stenow R., Robertson E.K., Kourtchenko O. et al. Resting cells of Skeletonema marinoi assimilate organic compounds and respire by dissimilatory nitrate reduction to ammonium in dark, anoxic conditions // Environ. Microbiol. 2024. V. 26. Art. ID e16625. https://doi.org/10.1111/1462-2920
  40. Strickland J.D.H., Parsons T.R. Determination of particulate carbon // A practical handbook of seawater analysis. Bull. Fish. Res. Board Can. Ottawa. 1972. V. 167. P. 207–211.
  41. Summers N., Fragoso G.M., Johnsen G. Photophysiologically active green, red, and brown macroalgae living in the Arctic Polar Night // Sci. Rep. 2023. V. 13. Art. ID 17971. https://doi.org/10.1038/s41598-023-44026-5
  42. van de Poll W.H., Maat D.S., Fischer P. et al. Solar radiation and solar radiation driven cycles in warming and freshwater discharge control seasonal and inter-annual phytoplankton chlorophyll a and taxonomic composition in a high Arctic fjord (Kongsfjorden, Spitsbergen) // Limnol. Oceanogr. 2020. V. 66. № 4. P. 1221–1236. https://doi.org/10.1002/lno.11677
  43. van de Poll W.H., Nassif T.F. The interacting effect of prolonged darkness and temperature on photophysiological characteristics of three Antarctic phytoplankton species // J. Phycol. 2023. V. 59. № 5. P. 1053–1063.
  44. Veuger B., van Oevelen D. Long-term pigment dynamics and diatom survival in dark sediment // Limnol. Oceanogr. 2011. V. 56. № 3. P. 1065–1074.
  45. Wang G., Huang L., Zhuang S. et al. Resting cell formation in the marine diatom Thalassiosira pseudonana // New Phytol. 2024. V. 243. P. 1347–1360.
  46. Wulff A., Roleda M.Y., Zacher K., Wiencke C. Exposure to sudden light burst after prolonged darkness – a case study on benthic diatoms in Antarctica // Diatom Res. 2008. V. 23. P. 519–532.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».