Synechococcus

Synechococcus Opis tego obrazu, również skomentowany poniżej mikroskopia elektronowa Klasyfikacja
Królować Bakteria
Podział Cyjanobakteria
Klasa Cyanophyceae
Podklasa Synechococcophycideae
Zamówienie Synechococcales
Rodzina Synechococcaceae

Uprzejmy

Synechococcus
Nägeli , 1849

Gatunki niższej rangi

Synechococcus (od greckiego synechos (ciąg dalszy) i od greckiego Kokkos (sfery) jest nazwa rodzaju z picoplanktonic jednokomórkowych cyjanobakterii (rozmiar mniejszy niż mikron) bakterie te żyją głównie w morzu, ale niektóre gatunki występują w świeżej wody.

Rodzaj ten skupia prawie najliczniejsze gatunki w środowisku morskim (zwykle od 1000 do 200 000 komórek na mililitr wody morskiej, a nawet lokalnie do około 1 miliona komórek / ml), a ich genom należałby do najbardziej rozpowszechnionych na planecie .

Chociaż od dawna nieznane i wciąż nierozpoznane ze względu na ich niewielki rozmiar, ilościowo dominują fitoplankton wraz ze swoimi bliskimi krewnymi z rodzaju Prochlorococcus (jeszcze liczniej występującymi, ale mniej wszechobecnymi i mniej tolerancyjnymi dla wód eutroficznych lub „  upwellingowych  ”).

Wprowadzenie

Synechococcus jest jednym z najważniejszych rodzajów (pod względem ilości, a być może także ze względu na rolę ekosystemu) w autotroficznym pikoplanktonie prokariotycznym tropikalnych wód oceanicznych.

Jednak różnorodność tego rodzaju nie została odkryta i zbadana aż do późnych lat siedemdziesiątych XX wieku i została pierwotnie zdefiniowana jako obejmująca „małe, jednokomórkowe sinice, których komórki są jajowate do cylindrycznych i które rozmnażają się przez poprzeczne rozszczepienie binarne. (Komórka zawsze„ tnie ”prostopadle do najdłuższej osi komórki) (poprzez uszczypnięcie lub rozszczepienie) (...) → (i brak osłonek) ← " .

Ta definicja rodzaju Synechococcus obejmowała organizmy o znacznej różnorodności genetycznej. Rodzaj został zatem dalej podzielony na podgrupy na podstawie obecności lub braku dodatkowego pigmentu ( fikoerytryny ). Baza danych jest w trakcie konfiguracji.

Opis

Holotyp używane do opisania tego rodzaju jest Synechococcus elongatus (Nägeli) .

Sinice z rodzaju Synechococcus są jednokomórkowe, fotoautotroficzne i żyją w pojedynczych komórkach lub skupione w postaci grup, nie wydają się tworzyć prawdziwych kolonii (brak wspólnego śluzu ). Ich kształt jest jajowaty, szeroko owalny lub dla niektórych gatunków w postaci zaokrąglonego pręta na końcach, czasami w kształcie esicy. Ich zawartość jest jednorodna lub zawiera granulki wyglądające na przypadkowo rozproszone lub spolaryzowane. Mikroskopu elektronowego często wykazuje obecność wtrąceń fosforanu granulaty glikogenu , a zwłaszcza karboksysomy bardzo strukturę. W tylakoid są umieszczone wzdłuż ścianek komórek. Czasami obserwuje się włókna sugerujące inwolucję komórki).

Kolor: często bladoniebieski do zielonego, rzadziej oliwkowozielony, jasnoniebieski lub różowawy.

Początkowo uważano, że gatunki z tego rodzaju są nieruchliwe. Niektórzy mogą się ruszać.

Ich maleńkie komórki mierzą od 0,6 do 1,6  µm . Są gram-ujemne .

Komórki mają wysoce ustrukturyzowane ściany komórkowe ( ultrastruktury ).

Komórki potomne rosną i rozmnażają się, gdy osiągną rozmiar mniej więcej podobny do rozmiaru komórki macierzystej. Po podziale fizjologicznie oddzielone komórki mogą przez pewien czas pozostawać w rzędach i tworzyć pseudofilament kilku niezależnych komórek, ale tymczasowo połączonych na końcach. W optymalnych warunkach pojawiają się wydłużone komórki o wyglądzie nitkowatym, zdolne do asymetrycznego podziału.

Komórki fotosyntetyzujące przeważnie znajdują się w dobrze oświetlonych wodach powierzchniowych, gdzie ta bakteria występuje bardzo licznie, ale komórki te wykazują kilka cech adaptacyjnych;

Kilka gatunków rośnie, tworząc struktury matowe lub tworząc inne typy kolonii glonów lub kolonizując mokre podłoża (błoto, drewno, kamienie itp.);

Wiadomo, że grupa gatunków dobrze rozwija się w metafitonie i peryfitonie źródeł termalnych i mineralnych, do tej pory odkryto niewiele gatunków na stanowiskach aerofitycznych.

Gatunki pikoplanktonowe lub planktonowe stwierdzono w oceanach i jeziorach (S. rhodobactron i inne).

Pigmenty

Głównym fotosyntezy pigmentu z Synechococcus jest chlorofil , lecz różne „wyposażenie dodatkowe” pigmenty ( phycobilliproteins ) mogą być syntetyzowane przez te bakterie. Cztery powszechnie uznawane fikobiliny to fikocyjanina , allofikocyjanina , allofikocyjanina B i fitoerytryna (występująca również w Rhodophytes i niektórych Cryptophytas ).

Ponadto Synechococcus syntetyzuje również zeaksantynę (występującą również w blisko spokrewnionym rodzaju Prochlorococcus , w czerwonych algach i jako drugorzędne barwniki w niektórych chlorofitach i Eustigmatophytes ).

Różnorodność genetyczna i klasyfikacja

Do połowy 2009 r. W bazie danych genoskopów znajdowało się 75 nazw gatunków , ale tylko 34 zostały oficjalnie uznane taksonomicznie.

Od 2 czerwca 2009, dane o sekwencjach nukleotydów są dostępne w bazie danych Genbank dla (w 2009 r.) ponad 4830 próbek zidentyfikowanych jako Synechococcus (z możliwymi błędami identyfikacji taksonomicznej niektórych z tych próbek (gatunek, nawet rodzaj), któremu nie towarzyszy wskazanie opisujące szczegółowo okazy.

Pierwszy Synechococcus, którego genom został opublikowany (WH8102) to mobilny szczep żyjący w oligotroficznych obszarach oceanu; jego genom to 2,4 Mbp.

Opisano wiele gatunków słodkowodnych, z których niektóre żyją w ekstremalnych środowiskach, na przykład hipertermofile . Wielkość genomu (liczba par zasad) zmienia się między gatunkami; ten ze szczepu (PCC7002) Synechococcus elongatus ma wielkość 2,7 Mbp;

Zgodnie z genoskopem, morskie Synechococcus silnie różnią się filogenetycznie od znanych Synechococcus w komorach słodkowodnych lub hydrotermalnych, podczas gdy Synechococcus spp. marine i cały rodzaj Prochlorococcus tworzą grupę monofiletyczną.

Rodzaj jest z pewnością niejednorodny i jego taksonomia wymaga rewizji przy użyciu metod ultrastrukturalnych oraz taksonomii molekularnej i filogenezy. „Morska klaster A” („morska klaster A”) bakterii fotoautotroficznych, z ruchliwymi komórkami, z czerwonawą zawartością komórek i komp. Adaptacji chromatycznej. Waterbury 1989) jest prawdopodobnie odrębnym rodzajem botanicznym (jeszcze nie zmienionym).

Ponieważ niektóre szczepy dobrze rosną na różnych typach upraw, ponieważ te gatunki wydają się pełnić ważne funkcje ekologiczne i ponieważ niektóre mają zaskakującą odporność adaptacyjną (zwłaszcza termofilny Synechococcus lividus i Synechococcus bigranulatus itp.), Niektóre Synechococcus mogą stać się ważnym   laboratorium. organizm modelowy ”, w szczególności do badania sekwestracji węgla przez nanoplankton, a nawet do wspierania inżynierii genetycznej .

Filogeneza

Filogenetyczne opis z Synechococcus jest utrudnione przez fakt, że jest to wciąż tymczasowy takson grupujący gatunki, które są nadal mało znane (i prawdopodobnie innych jeszcze nieznany), a ponieważ wielu izolatów, chociaż morfologicznie bardzo podobne, wykazują silne różnice genetyczne (G + C w zakresie od 39% do 71%. Najpierw podjęto próbę podzielenia tej grupy na trzy podgrupy, z których każda ma określony zakres genomiki G + C. Podręcznik Bergeya (Herdman i in. 2001) teraz (i tymczasowo) dzieli rodzaj Synechococcus na pięć grup (każda odpowiadająca rodzajowi), w oparciu o kryteria morfologii, fizjologii i cech genetycznych.

Mobilność

Komórki niektórych gatunków tego rodzaju są ruchliwe, chociaż brakuje wici z rzęsami lub innych widocznych środków transportu.

Zaobserwowano oddalanie się fragmentów kolonii z szybkością 10 mikrometrów na sekundę. Niektóre kolonie zatrzymują bąbelki, które sprawiają, że unoszą się na wodzie i pozwalają na unoszenie ich przez prąd. Niektóre sinice są czasami animowane przez gwałtowne ruchy.

Wydaje się, że mobilność zależy od trzech typów zjawisk

Ekologia i dystrybucja

Sinice z rodzaju Synechococcus obserwowano w stężeniach wahających się od bardzo małej liczby komórek na ml wody do 106 komórek / ml w prawie wszystkich regionach oceanicznej strefy eufotycznej, z wyjątkiem próbek z McMurdo Sound i Ross Ice Shelf na Antarktydzie . Bakterie te są bardziej obfite w środowiskach eutroficznych (bogatych w składniki odżywcze) niż w oceanie oligotroficznym i preferują dobrze oświetloną górną część strefy eufotycznej.

Kilka ognisk zaobserwowano w lekko słonej lub zimnej wodzie.

Rodzaj Synechococcus jest zwykle mniej obecny w wielu bakteriach na objętość wody niż Prochlorococcus , we wszystkich miejscach, gdzie współistnieją z kilkoma wyjątkami na obszarach stale wzbogacanych w składniki odżywcze, takich jak upwelling ( upwelling w języku angielskim) i przybrzeżne podwodne zlewiska szelfu kontynentalnego . Na obszarach ubogich w składniki odżywcze, takich jak wir centralny oceanu, Synechococcus najwyraźniej nadal tam występuje, ale w niskich stężeniach (od prawie zerowego do około 4 × 10 ³ komórek na ml.

Pionowo (w słupie wody) cyjanobakterie z rodzaju Synechococcus są na ogół dość jednorodnie rozmieszczone w warstwie mieszania (na powierzchni) i wykazują powinowactwo do lżejszych diet.

Pod warstwą mieszaną stężenie komórek gwałtownie spada wraz z głębokością.

Profile są jednak silnie uzależnione od warunków hydrologicznych i mogą się znacznie różnić w zależności od pór roku (a także przestrzennie). Ogólnie rzecz biorąc, liczebność Synechococcus często odpowiada liczebności Prochlorococcus w słupie wody.

Możliwość naprawy węgla

Pojedynczo wiążą niewiele węgla, ale ogromna liczba tych bakterii w oceanie oznacza, że ​​odgrywają ważną rolę w wiązaniu węgla przez ocean.

Możliwość wiązania azotu z powietrza lub wody

Podczas gdy niektóre cyjanobakterie są zdolne do fotoheterotrofii, a nawet wzrostu chemoheterotroficznego, wszystkie znane morskie szczepy Synechococcus wydają się być fotoautotrofami; są w stanie zaspokoić swoje zapotrzebowanie na azot, wykorzystując azotany, amoniak, a czasem nawet bezpośrednio mocznik jako jedyne źródło azotu. Od dawna uważano, że morskie Synechococcus nie są w stanie wiązać azotu, ale ten pogląd może się zmienić.

Bibliografia

  1. Génoscope / CNRS poświęcona temu gatunkowi
  2. Johnson, PW i Sieburth, JM 1979. Cyjanobakterie Chroococcoid w morzu: wszechobecna i różnorodna biomasa fototroficzna. Limnol. Oceanogr. 24: 928-35.
  3. Waterbury, JB, Watson, SW, Guillard, RRL & Brand, LE 1979. Szerokie występowanie jednokomórkowego morskiego planktonu cyjanobakterii. Naturę 277: 293-4.
  4. R. Rippka, J. Deruelles, JB Waterbury, M. Herdman & RY Stanier; 1979; Ogólne przypisania, historie szczepów i właściwości czystych kultur cyjanobakterii Journal Society for General Microbiology  ; lot. 111; strony od 1 do 61
  5. (en) Baza danych Algaebase (Strona: Synechococcus Nägeli, 1849)
  6. Oryginalna publikacja: Nägeli, C. (1849). Gattungen einzelliger Algen, physiologisch und systematisch bearbeitet. Neue Denkschriften der Allg. Schweizerischen Gesellschaft für die Gesammten Naturwissenschaften 10 (7): i-viii, 1-139, pls I-VIII.
  7. FO Perkins, LW Haas, DE Phillips & KL Webb; Dziewiętnaście osiemdziesiąt jeden ; Ultrastruktura morskiego Synechococcus z kolcami; Journal Canadian Journal of Microbiology  ; lot. 27; strony 318 do 329
  8. RY Stanier & G. Cohen-Bazire; 1977; Prokariotyczne fototroficzne: cyjanobakterie; Roczny przegląd mikrobiologii  ; Tom 31, strony 255-274; doi: 10.1146 / annurev.mi .31.100177.001301)
  9. Harvey i in. 2009
  10. wyników opublikowanych w Nature, 2003
  11. JB Waterbury, SW Watson, FW Valois & DG Franks; 1986; Biologiczna i ekologiczna charakterystyka morskich jednokomórkowych cyjanobakterii Synechococcus  ; czasopismo: Canadian Bulletin of Fisheries and Aquatic Sciences  ; tom 214, strony 71 do 120
  12. R. Rippka i G. Cohen-Bazire; 1983; „Cyanobacteriales: legalny porządek oparty na typowych szczepach Cyanobacterium stanieri ?”; Roczniki mikrobiologii; Tom 134B, strony 21 do 36
  13. DL Dyer i RD Gafford, 1961; „Niektóre cechy ciepłolubnej niebiesko-zielonej algi”; Science Vol. 134, strony 616 do 617 | doi: 10.1126 / science.134.3479.616; PMID 13725365
  14. JB Waterbury & Stanier RY; 1981: Patrz rozdział „Izolacja i wzrost sinic ze środowisk morskich i hipersalinicznych” w „”; Prokarionty: podręcznik dotyczący siedlisk, izolacji i identyfikacji bakterii  ; Springer-Verlag , Berlin, strony 221–223; ( ISBN  0-38-708871-7 )
  15. MR Badger, D. Hanson i GD Price; 2002; „Ewolucja i różnorodność mechanizmu koncentracji CO 2 u cyjanobakterii”, czasopismo: Functional Plant Biology], tom 29: strony 161–175 Patrz  ; doi: 10.1071 / PP01213)
  16. RW Castenholz; 1982; Biologia sinic , patrz rozdział: Ruchliwość i podatki, strony 413 do 439; wydawca: NG Carr & BA Whitton | wydawca = University of California Press, Berkeley i Los Angeles; ( ISBN  0-520-04717-6 )
  17. JB Waterbury, JM Willey, DG Franks, FW Valois i SW Watson; 1985; Sinica zdolna do pływania; Science  ; tom 30, strony 74–76; doi: 10.1126 / science.230.4721.74 ( [1] PMID 17817167 streszczenie)
  18. F. Partensky, J. Blanchot i D. Vaulot: 1999a; rozdział: zróżnicowanie rozmieszczenia i ekologia Prochlorococcus i Synechococcus w wodach oceanu: opinia; Ed: Charpy L, Larkum TI w morskich cyjanobakteriach. ; Biuletyn Instytutu Oceanograficznego w Monako , NS, tom 19;, opublikowany przez Muzeum Oceanograficzne w Monako; strony 457-475)
  19. WKW Li; 1995; Skład ultrafitoplanktonu na środkowym Północnym Atlantyku; czasopismo: Marine Ecology Progress Series; tom 122; strony = od 1 do 8 PDF  ; doi: 10.3354 / meps122001
  20. RJ Olson, SW Chisholm, ER Zettler & EV Armbrust; 1990b; Rozmiar pigmentu i rozmieszczenie Synechococcus w oceanach Północnego Atlantyku i Pacyfiku; czasopismo: Limnology and Oceanography; tom 35; strona = 45 do 58
  21. J. Blanchot, M. Rodier i A. LeBouteiller; 1992; Wpływ zjawisk oscylacji południowej El Niño na rozmieszczenie i liczebność fitoplanktonu w zachodnim Oceanie Spokojnym wzdłuż 165 ° E; czasopismo "J. Plank. Res" "; tom = 14; strony 137–156 | doi = 10.1093 / plankt / 14.1.137 Streszczenie
  22. L. Campbell i D. Vaulot; 1993; Fotosyntetyczna struktura społeczności pikoplanktonu w stubtropikalnym północnym Oceanie Spokojnym na nowych Hawajach (stacja ALOHA); czasopismo: Deep Sea Research I; tom 40; strony 2043 do 2060; doi = 10,1016 / 0967-0637 (93) 90044-4
  23. J. Blanchot i M. Rodier; 1996; Liczebność i biomasa pikofitoplanktonu w zachodnim tropikalnym Pacyfiku w roku El Nino 1992: wyniki cytometrii przepływowej; Czasopismo Deep-Sea Research I; Tom 43, strony 877-895; doi: 10.1016 / 0967-0637 (96) 00026-X

Zobacz też

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne