Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Биофизика

Влияние серного голодания на первичном процессы фотосинтеза и фотоиндуцированное образование водорода у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii

Диссертация

Автор: Волгушева, Алена Александровна

Заглавие: Влияние серного голодания на первичном процессы фотосинтеза и фотоиндуцированное образование водорода у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii

Справка об оригинале: Волгушева, Алена Александровна. Влияние серного голодания на первичном процессы фотосинтеза и фотоиндуцированное образование водорода у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.00.02 Москва, 2007 140 c. : 61 07-3/996

Физическое описание: 140 стр.

Выходные данные: Москва, 2007






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 1 ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
11 Температурные границы роста
12 Факторы, способствующие и ограничивающие сохранение жизнеспособности при отрицательных температурах
13 Распространение, разнообразие, адаптация и метаболическая активность микроорганизмов в низкотемпературных биотопах
131 Водные среды обитания
132 Континентальные и морские льды
133 Почвы
134 Осадочные и другие породы
135 Экзобиология
14 Методы фенотипического и генетического анализа микроорганизмов и их метаболической активности в природных местообитаниях
141 Микробиологические и микроскопические методы
142 Биохимическая активность сообществ, биогеохимические методы
143 Молекулярно-генетические методы идентификации микроорганизмов 41 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В МЕРЗЛЫХ ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ
21 Список принятых сокращений
22 Районы исследований и объекты
23 Микробиологические, спектральные, биохимические и молекулярно-генетические методы исследования микроорганизмов и метаболитов
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
ГЛАВА 3 ЗЕЛЕНЫЕ ВОДОРОСЛИ И ЦИАНОБАКТЕРИИ В МИКРОБНЫХ
СООБЩЕСТВАХ ДРЕВНЕЙ МЕРЗЛОТЫ
31 Жизнеспособные бактерии, дрожжи и мицелиальные грибы: типичные группы
32 Зеленые водоросли и цианобактерии
321 Содержание фотосинтетических пигментов
322 Распространение зеленых водорослей и цианобактерий
323 Жизнеспособные зеленые водоросли и цианобактерии: типичные группы
324 Состав и содержание фикобилиновых пигментов в клетках древних цианобактерий
325 Азотфиксация и хроматическая адаптация цианобактерий
326 Филогенетическая идентификация древних цианобактерий

Введение:
Проблема сохранения жизнеспособности микроорганизмов в течение геологического времени в многолетнемерзлых или вечномерзлых осадочных породах привлекает все большее внимание. В последние десятилетия жизнеспособные прокариоты и эукариоты в количестве у о
10-10 кое/г выделены из глубоких горизонтов древней мерзлоты возрастом до 3 миллионов лет с глубин до 400 метров в арктических районах Сибири и Канады (Gilichinsky, Vishnivetskaya et.al., 1995), а также из наиболее низкотемпературных слоев Антарктиды (Friedmann, Vishnivetskaya et.al., 1996). Среди прокариот обнаружены аэробные (Звягинцев и др., 1990; Gilichinsky et.al., 1993; Gilichinsky, Vishnivetskaya et.al., 1995; Shi et.al., 1997; Zhou et.al., 1997; Vorobyova, Vishnivetskaya et.al., 1997; Tsapin et.al., 1999) и анаэробные (Rivkina et.al., 1998), аммонифицирующие, нитрифицирующие (Соина и др. 1991; Lebedeva and Soina, 1994) и сульфатвосстанавливающие бактерии (Вайнштейн и др., 1995), архебактерии (Tiedje et.al., 1998), актиномицеты (Карасев и др., 1998). В количественном отношении в мерзлых толщах доминируют бактериальные сообщества. Однако показано, что жизнеспособные эукариоты (дрожжи, мицелиальные грибы) сохраняются в мерзлоте в анабиотическом состоянии и по массе не уступают бактериям (Vorobyova, et.al., 2001; Vorobyova, Vishnivetskaya et.al., 1997; Дмитриев и др., 1997; Кочкина и др., 2001). С точки зрения сохранения жизнеспособности клеток и целых сообществ в условиях длительного воздействия экстремальных факторов, в частности отрицательных температур, отсутствия питательных веществ, свободной воды, света, важно оценить степень сохранности структур и биохимических механизмов, обеспечивающих важнейшие физиологические функции клетки, как с точки зрения ее существования, так и функционирования микробных сообществ в естественных местообитаниях.
До настоящей работы наибольшее внимание уделялось исследованию хемогетеротрофных аэробных и анаэробных микроорганизмов мерзлых пород, но не фототрофов. Поэтому, поиски и исследование физиолого-биохимических особенностей фототрофных прокариотических и эукариотических микроорганизмов глубоких горизонтов вечной мерзлоты вполне актуально и представляет особый интерес. Известна способность этих организмов переходить на гетеротрофный тип обмена в отсутствие света, однако, возможности длительного сохранения клеткой фотосинтетического аппарата не изучены. Мерзлые осадочные породы являются уникальным объектом для таких исследований и позволяют оценить влияние времени, температуры и других факторов на структуру и функции клетки в экстремальных условиях.
Физиолого-биохимические и микробиологические исследования микроорганизмов мерзлых осадков актуальны при решении важных биологических проблем - оценки возможной продолжительности сохранения жизни, устойчивости живых организмов к экстремальным воздействиям во времени, определении пространственных границ биосферы, экзобиологических задач.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Выявление жизнеспособных фототрофных прокариотных (цианобактерий) и эукариотных (зеленых водорослей) микроорганизмов в составе микробных сообществ в вечномерзлых осадках, оценка их распространения и разнообразия, изучение закономерностей сохранения фотосинтетических пигментов и клеток в мерзлых осадочных породах в зависимости от длительности воздействия отрицательных температур.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1. Обнаружение хлорофилла в многолетнемерзлых осадках как биомаркера присутствия водорослей и выявление жизнеспособных водорослей в составе микробных сообществ мерзлых осадочных пород.
2. Оценка зависимости наличия жизнеспособных водорослей и фотосинтетических пигментов в мерзлых породах от генезиса пород и длительности воздействия отрицательных температур.
3. Морфологическая идентификация и исследование физиологических параметров роста выделенных из мерзлоты микроорганизмов.
4. Изучение структуры фикобилипротеинового комплекса древних цианобактерий в зависимости от состава среды и освещения.
5. Идентификация выделенных прокариот молекулярно-генетическими методами, сравнительный анализ методов идентификации на примере цианобактерий.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА.
В составе микробных сообществ вечной мерзлоты выявлены доминирующие среди жизнеспособных изолятов таксономические группы. Впервые в многолетнемерзлых осадках возрастом до 3 миллионов лет выявлены жизнеспособные цианобактерии и зеленые водоросли. Установленно, что в клетках водорослей сохраняется потенциально активный фотосинтетический аппарат, а следовательно, способность к автотрофному существованию. Получены альгологически чистые культуры древних цианобактерий и зеленых водорослей, проведена сравнительная идентификация по физиолого-морфологическим и молекулярно-генетическим признакам.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.
Полученные данные имеют фундаментальную научную и практическую значимость в области биологии и физиологии клетки, альгологии, экологии. Данные могут быть использованы для разработки методов криоконсервации микроорганизмов и растительного материала, для выбора приоритетных биомаркеров при палеореконструкциях и экзобиологических исследованиях.
СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Вишнивецкая Т.А., Ерохина Л.Г., Гиличинский Д.А., Воробьева Е.А., Сине-зеленые и зеленые водоросли из вечномерзлых осадочных пород Арктики, Криосфера Земли, 1997, т. 1, вып. 2, с. 71-76.
2. Ерохина Л.Г., Вишнивецкая Т.А., Гиличинский Д.А., Состав и содержание фикобилиновых пигментов в клетках древних жизнеспособных цианобактерий из вечной мерзлоты Арктики, Микробиология, 1998, т. 67, вып. 6, с. 682-687.
3. Федоров-Давыдов Д.Г., Спирина Е.В., Чайковская Н.Р., Вишнивецкая Т.А., Пасницкая Л. А., Разнообразие профильного распределения прокариотических микроорганизмов в криогенных почвах Колымской низменности, Криосфера Земли, 1998, т. 2, вып. 1, с. 68-78.
4. Вишнивецкая Т. А., Ерохина Л.Г., Спирина Е.В., Шатилович А.В., Распределение и биоразнообразие жизнеспособных микроводорослей в вечномерзлых осадках Арктики, В тезисах: Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли, Пущино, с. 29-31.
5. Ерохина Л.Г., Шатилович А.В., Вишнивецкая Т. А., Спирина Е.В., Исследование жизнеспособных цианобактерий и зеленых водорослей из вечномерзлых осадочных пород Арктики, В тезисах: Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли, Пущино, с. 31-32.
6. Вишнивецкая Т. А., Ерохина Л.Г., Жизнеспособные водоросли из вечной мерзлоты (условия культивирования и особенности), В тезисах: Проблемы криологии Земли. Фундаментальные и прикладные исследования, 1997, с. 208-210.
7. Остроумова Н.В., Файзутдинова Р.Н., Вишнивецкая Т.А., Гиличинский Д.А., Микрокаллориметрические исследования дрожжей, выделенных из вечной мерзлоты, В тезисах: Проблемы криологии Земли. Фундаментальные и прикладные исследования, 1997, с. 217-219.
8. Вишнивецкая Т.А., Природная консервация микроорганизмов в вечной мерзлоте, В сб.: Консервация генетических ресурсов, Материалы XIV рабочего совещания, Пущино, 1996, с. 152-155.
9. Гиличинский Д.А., Friedmann I., Воробьева Е.А., Wilson G., Ривкина Е.М., Соина B.C., Остроумов В.Е., McKay С., Щербакова В.А., Вишнивецкая Т.А., Chanton J., Ерохина Л.Г., Спирина Е.В., Сороковиков В.А., Вечная мерзлота Антарктиды как банк древних форм жизни и продуктов их метаболизма, В сб.: Консервация генетических ресурсов, Материалов XIVрабочего совещания, Пущино, 1996, р. 150-152.
10. Вишнивецкая Т.А., Жизнеспособные водоросли в мерзлых осадочных породах Арктики, В тезисах: II открытая городская научная конференция молодых ученых города Пущино, 1997, с. 222-223.
11. Вишнивецкая Т.А., Микроорганизмы вечной мерзлоты, В тезисах: Городская научная конференция молодых ученых, Пущино, 1996. с. 21.
12. Гиличинский Д.А., Friedmann I., Воробьева Е.А., Wilson G., Ривкина Е.М., Соина B.C., Остроумов В.Е., McKay С., Щербакова В.А. Вишнивецкая Т.А., Chanton J., Ерохина Л.Г., Изучение вечной мерзлоты Антарктиды как палеобанка древних форм жизни для реконструкции кайназойской истории, В тезисах: Фундаментальные исследования криосферы Земли в Арктике и Субарктике, Пущино, 1996, с. 41-43.
13. Vishnivetskaya Т., Erokhina L., Spirina Е., Shatilovich A., Vorobyova Е.А., Gilichinsky D., Ancient viable green algae and cyanobacteria from permafrost, In: Algae and extreme environments, (Eds., Elster J., Seckbach J., Vincent W., Lhotsky O.), Nova Hedwigia Beiheft, 2001, vol. 123, p. 427-441.
14. Vishnivetskaya Т., Kathariou S., McGrath J., Gilichinsky D., Tiedje J., Low temperature recovery strategies for isolation of bacteria from ancient permafrost sediments, Extremophiles, 2000, vol. 4, N. 3, p. 165-173.
15. Vorobyova E.A., Gilichinsky D.A., Soina V.S., Gorlenko M.A., Minkovskaya N.E., Rivkina E.M., Vishnivetskaya T.A., Deep Cold Biosphere: facts and hypothesis, FEMS Microbiological Reviews, 1997, vol.20, N. 3-4, p. 277-290.
16. Gilichinsky D.A., Wagener S., Vishnivetskaya T.A., Permafrost microbiology, Permafrost and Periglacial Processes, 1995, vol. 6, p. 281-291.
17. Vishnivetskaya T.A., Vorobyova E.A., Gilichinsky D.A., Viable green algae and cyanobacteria within terrestrial permafrost: implication for exobiology, In Abstract: Second European Workshop on Exo/Astrobiology, Graz, Austria, 2002, p. 130.
18. Ponder M., Vishnivetskaya Т., Urbance J., Tiedje J., Survival of permafrost isolates at cold temperatures, In Abstracts: 9th International Symposium on Microbial Ecology, Amsterdam, Netherlands, 2001, p. 04.026.
19. Tiedje J., Vishnivetskaya Т., Kathariou S., McGrath J., Ponder M., Phylogenetic and phenotypic analysis of microorganisms recovered from ancient Siberian permafrost, In Abstracts: Conservation and transformation of the matter and energy in the Earth Cryosphere, Pushchino, 2001, p. 39.
20. Gilichinsky D., Erokhina L., Vishnivetskaya Т., Spirina E., Faizutdinova R., Shatilovich A., Ancient viable green algae and cyanobacteria from permafrost, In Abstracts: Algae and Extreme Environments - Ecology and Physiology, Trebon,, Czech Republic, 2000, p. 50.
21. Soina V.S., Vorobyova E.A., Suzina N.E., Dmitriev V.V., Faizutdinova R.N., Duda V.I., Vishnivetskaya T.A., Ostroumova N.V., Gilichinsky D.A., Viable ancient permafrost yeast, In Abstracts: 10th International Symposium on Yeasts, Arnhem, Netherlands, 2000, p. 140.
22. Vishnivetskaya T.A., Erokhina L.G., Gilichinsky D.A., Vorobyova E.A., The photosynthetic pigments and viable algae from Permafrost sediments of the Arctic and Antarctic regions, In Abstracts: 9th European Geophysical Union, Strasbourg, France, 1997, p. 21
23. Friedmann E.I., Gilichinsky D.A., Wilson G.S., Ostroumov V.E., Vorobyova E.A., Soina V.S., Shcherbakova V.A., Vishnivetskaya T.A., Chanton J.P., Fridmann R.O., McKay C.P., Rivkina E.M., Viable bacteria, methane and high ice content in Antarctic Permafrost: relevance to Mars, In Abstracts: 11th International conference on the origin of life, Orleans, France, 1996, p. 5.1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ГЛАВА 1. ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
Одноклеточные микроорганизмы, будучи наиболее ранними формами жизни на планете, приспособились к существованию в разнообразных средах, испытывающих влияние экстремальных факторов, таких как высокие и низкие температуры, высокая кислотность, высокие концентрации солей, радиация и др. (Kushier, 1978). Для микроорганизмов, адаптированных к жизни в среде, испытывающей влияние определенных экстремальных факторов, данная среда не является экстремальной.