CC BY
63
Труды ИБВВ РАН, 2017, вып. 79(82)
Transactions of IBIW RAS, 2017, issue 79(82)
УДК 582.262.2(470.53)
КОЛЛЕКЦИЯ КУЛЬТУР ДЕСМИДИЕВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ БОЛОТ
ПЕРМСКОГО КРАЯ
Н. А. Мартыненко1'2
'Пермский государственный национальный исследовательский университет 614990 г. Пермь, ул. Букирева, д. 15 2Государственный научно-исследовательский институт озерного и речного рыбного хозяйства им. Л. С. Берга, Пермское Отделение - филиал 614002 г. Пермь, ул. Чернышевского, д. 3, e-mail: [email protected]
Приводится список штаммов десмидиевых водорослей, собранных на пяти болотах Чердынского, Соликамского и Краснокамского районов Пермского края. Из 106 изолированных с болотных водоёмов данных болот штаммов, идентифицирован 31 внутривидовой таксон из 8 родов: Closterium, Cosmarium, Euastrum, Micrasterias, Staurastrum, Staurodesmus, Spondylosium и Xanthidium из 2 семейств - Closteriaceae и Desmidiaceae. Тридцать идентифицированных нами таксонов десмидиевых водорослей отмечены для региона впервые. На данном этапе предварительный список десмидиевых водорослей Пермского края, учитывая литературные данные, включает в себя 86 внутриродовых таксонов из 12 родов и 3 семейств -Closteriaceae, Gonatozygaceae и Desmidiaceae.
Ключевые слова: штаммы, десмидиевые водоросли, альгофлора болот, болота, Пермский край.
ВВЕДЕНИЕ
Порядок Десмидиевые (Бе8т1&а1е8) относится к классу 2у^пета1юрЬусеае, отделу 81хер1;орЬу1а. Это парафилитеческая группа водорослей, которую, по современным данным, считают предковой для высших растений [Гончаров, 2009 (Ооп1;сЬагоу, 2009)]. Их представители обитают по всему Земному шару и населяют пресноводные водоёмы различного типа трофности и гидрохимического состава. Одним из основных факторов водной среды, влияющим не только на разнообразие десмидиевых в водных объектах, но и даже на размерные характеристики самих клеток и их структурных образований, является водородный показатель [Й^пу, 2008]. В связи с этим основное их разнообразие в умеренной зоне сосредоточено в кислых водоёмах с рН от 4.8 до 7.0 [Рге8СОй, 1948], с оптимумом в диапазоне 5.5-6.5 [ТЧешгира ег а1., 2009].
В Пермском крае насчитывается около 1000 болот, торфяные залежи которых могут иметь промышленное значение [Генкель, 1974
(Genkel, 1974)]. Несмотря на высокое количество и разнообразие болот на территории края, количество работ по изучению их флористической компоненты и, особенно, альгофлоры, невелико. Отсутствие чёткой видовой концепции, сложность в идентификации осложняют оценку видового разнообразия десмидиевых водорослей. В связи с этим необходима работа по детальному изучению видового разнообразия данной группы. Такая работа ведётся на территории Пермского края с 2014 г. [Мартыненко, 2015 (Martynenko, 2015)]. Изучение водорослей в культуре позволяет анализировать размерный и структурный полиморфизм видов, а также накопить биомассу, необходимую для выделения необходимого количества ДНК, нужного для дальнейших молекулярно-генетических исследований.
Целью настоящей работы являлось определение видового разнообразия водорослей порядка Desmidiales болот Пермского края на основе изучения культур водорослей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Отбор проб проводился из поверхностного слоя воды пробиркой или планктонной сетью с ячеёй 20 мкм, скребков с подводных предметов и растений и выжимок из мхов в октябре 2014 г. и в мае, июне и сентябре 2015 г. в 5 болотах Чердынского, Соликамского и Крас-нокамского районов Пермского края (рис.).
Изоляцию клеток из пробы осуществляли на инвертированном микроскопе
2е188АхюУе11 А1. Микропипеткой выделяли из пробы отдельные клетки, промывали в чашках Петри со стерилизованной водой и помещали в лунку (300 мкл) планшета для иммунофер-
ментного анализа. После трёх недель роста аль-гологически чистые культуры переносили в чашки Петри диаметром 60 мм. Для выращивания водорослей использовали жидкую среду WC [Andersen, 2005] с буфером TRIS. Для роста клеток культуры помещали в климатическую камеру при температуре +20... +22°C и искусственном освещении с циклом 14 часов освещения и 10 часов темноты. Для хранения культуры помещали в камеры с температурой +7. +12°C при прежнем световом режиме. Фотографирование проводилось на микроскопах Olympus IX-71 и ZeissAxioScope A1.
Культуры водорослей хранятся на кафедре ботаники и генетики растений ПГНИУ и депонированы в коллекции культур живых водорослей и цианобактерий ИБВВ РАН (WDCM602).
Идентификацию таксонов проводили как с помощью классических отечественных [Ко-синская, 1960; Паламарь-Мордвинцева, 1982], так и зарубежных определителей, в том числе, североамериканского "A Sinopsis of North American Desmids" [Prescott et. al., 1975, 1977, 1981, 1982] и европейских определителей [Coesel, Meestres, 2007, 2013].
Схема отбора проб в Пермском крае (1 - болото около с. Чепец; 2 - болото в пойме р. Южная Кельма; 3 - болото около г. Соликамск; 4 - болото в пойме р. Усолка; 5 - болото около ст. Шабуничи).
Outline of the sampling in the Perm Territory (1 - mire near the Chepets village; 2 - floodplain mire in the South Kel'tma river; 3 - mire near the Solikamsk town; 4 - floodplain mire in the Usolka river; 5 - mire near the Shabunichi station.
РЕЗУЛЬТАТЫ И
В ходе наших исследований было выделено 106 штаммов десмидиевых водорослей из нескольких болот разных типов, находящихся на территории Чердынского, Соликамского и Краснокамского районов Пермского края. Данные штаммы относят к 2 семействам (Closteriaceae и Desmidiaceae), 8 родам, 29 видам и 2 внутривидовым таксонам.
В данной работе приведены только неповторяющиеся виды и разновидности в связи с тем, что некоторые штаммы, изолированные нами из разных болот, являются представителями одного и того же таксона. То есть, как правило, вид был найден более чем в одном болоте, но представлен в работе не всеми находками из разных географических объектов, а лишь одним штаммом с самым ранним порядковым номером. Именно поэтому в списке, например, отсутствуют штаммы десмидиевых водорослей с болота из поймы р. Усолка (№ 4).
Из болота около с. Чепец (№ 1) идентифицированы в культуре 8 видов и 1 форма дес-мидиевых водорослей, а из болота в пойме р. Южная Кельтма (№ 2) - 9 видов. По три вида обнаружено в культуре из болот около г. Соликамск (№ 3) и в пойме р. Усолка (№ 4). Из болота возле ст. Шабуничи (№ 5) выявлены 14 видов и 1 разновидность.
Порядок видов в тексте соответствует порядковому номеру штамма. В списке звёздочкой (*) отмечены новые для альгофлоры
ОБСУЖДЕНИЕ
Пермского края видовые и внутривидовые таксоны. Порядковый номер болот соответствует таковому на рис. Все штаммы выращены на среде WS.
Сем. Closteriaceae Род Closterium Nitzsch *Cl. attenuatum Ralfs - Штамм UR 104. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2015). Болото № 1.
*Cl. lanceolatum Kütz. - Штамм UR 111. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2015). Болото № 1.
Cl. gracile Bréb. - Штамм UR 156. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
Сем. Desmidiaceae Род Cosmarium Corda *C. regulare Schmidle. - Штамм UR 27. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2014). Болото № 5.
*C. simplicius (West et G.S. West) Grönblad - ШтаммUR 28. Сбор и изоляция: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5. Идентификация: Н.А. Мартыненко, О.В. Анисимова.
*C. circulare Reinsch - Штамм UR 132. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2015). Болото № 2.
Род Euastrum Ehrenb. *E. montanum West et G.S. West. - Штамм UR 2. Сбор и изоляция: Н.А. Мартыненко
(2014). Болото № 3. Идентификация: Н.А. Мартыненко, О.В. Анисимова.
*E. pectinatum Ralfs - Штамм UR 78. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 3.
*E. bidentatum Nägeli. - Штамм UR 106. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 1.
*E. binale f. gutwinskii Schmidle - Штамм UR 108. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 1.
*E. binale Ehrenb. - Штамм UR 109. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко
(2015). Болото № 1.
*E. ansatum Ehrenb. - Штамм UR 110. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2015). Болото № 1.
Род Micrasterias C. Agardh *M. truncata Bréb. var. ? - Штамм UR 44. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*M. rotata Ralfs - Штамм UR 103. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 1.
Род Staurastrum Meyen *S. hexacerum Wittr. - Штамм UR 17. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*S. vestitum Ralfs - Штамм UR 30. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*S. botrophilum Wolle - Штамм UR 55. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2014). Болото № 5.
*S. laevispinum Bisset - Штамм UR 57. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*S. turgescens De Not. - Штамм UR 58. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*S. alternans Ralfs - Штамм UR 80. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*S. monticulosum Ralfs - Штамм UR 112. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Марты-ненко (2015). Болото № 1.
*S. dilatatum Ehrenb. - Штамм UR 127. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
*S. cristatum (Nägeli) W. Archer - Штамм UR 160. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
*S. margaritaceum Ralfs - Штамм UR 163. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
*S. pentasterias Grönblad - Штамм UR 170. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
Род Staurodesmus Teiling
*St. convergens (Ehrenb.) Lillieroth -Штамм UR 114. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
Род Spondylosium Bréb.
*Sp. pygmaeum (Cooke) West et G.S. West - Штамм UR 155. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
Род Xanthidium Ehrenb.
*X. antilopaeum Kütz. - Штамм UR 52. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*X. armatum Bréb. - Штамм UR 75. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
*X. uncinatum (Ralfs) St'astny et al. -Штамм UR 115. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2015). Болото № 2.
*X. fasciculatum Ehrenb. - Штамм UR 165. Сбор, изоляция и идентификация: Н.А. Мартыненко (2014). Болото № 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изучение водорослей в моноклональных культурах позволяет оценить полиморфизм морфологических признаков, важных для их идентификации. Также этот метод создаёт возможность накопить биомассу, необходимую для выделения необходимого количества ДНК для проведения дальнейших молекулярно-генетических исследований, что необходимо для достоверной идентификации десмидиевых водорослей, изучения их биогеографии и филогении. В полной мере это актуально для болотных экосистем, где сам пробоотбор представляет определённые объективные трудности.
Настоящее исследование позволило не только расширить представления об альгофло-
ре болот, но и получить новые данные для территории Пермского края. Так, из обнаруженных видов и внутривидовых таксонов 30 являются новыми для региона. На данном этапе предварительный список десмидиевых водорослей края (учитывая литературные данные и оригинальные материалы) включает в себя 86 внутриродовых таксонов из 12 родов и 3 семейств (Closteriaceae, Gonatozygaceae, Desmidiaceae). Работа по исследованию видового богатства десмидиевых водорослей Пермского края будет продолжаться, в том числе и с использованием молекулярно-генетических методов.
БЛАГОДАРНОСТИ Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ (проект № 15-29-02739офи_м). Автор выражает искреннюю благодарность И.В. Поздееву, В.С. Котельниковой, Л.С. Кошеле-вой (Пермское отделение ФГБНУ «ГосНИОРХ») за помощь в координации при сборе материала и организацию экспедиций, О.В. Анисимовой (Звенигородская биологическая станция им. С.Н. Ска-довского Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова) за помощь в идентификации некоторых штаммов, Е.С. Гусеву (ИБВВ РАН) за помощь в создании коллекции культур.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Генкель А.А. Болота Пермской области // Учёные записки Пермского гос. пед. ин-та. Пермь, 1974. Т. 131,
вып. 2. Биогеография и краеведение. С. 4-83. Гончаров А.А. Проблемы систематики конъюгат (Zygnematophyceae, Streptophyta) с точки зрения молекулярно-
филогенетических данных // Бот. журн. 2009. Т. 94, № 10. С. 1417-1438. Косинская Е.К. Десмидиевые водоросли // Флора споровых растений СССР. Т. 5, вып. 1. Конъюгаты, или Сцеп-
лянки. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960. 706 с. Мартыненко Н.А. Флора десмидиевых водорослей Урала на основе изучения коллекционных штаммов // Проблемы систематики и географии водных растений: материалы Междунар. конф. (Борок, Россия, 21-24 октября 2015 г.). Ярославль: Филигрань, 2015. С. 53. Паламарь-Мордвинцева Г.М. Зелёные водоросли. Класс Конъюгаты. Порядок Десмидиевые (2) // Определитель
пресноводных водорослей СССР. Вып. 11(2). Л.: Наука, 1982. С. 6-620. Andersen R.A. Algal culturing techniques. Amsterdam et al.: Elsevier Academic press, 2005. 10+578 p. Coesel P.F.M., Meesters J. Desmids of the Lowlands. Zeist: KNNV Publishing, 2007. 351 p.
Coesel P.F.M., Meesters J. European flora of the desmid genera Staurastrum and Staurodesmus. Zeist: KNNV Publishing, 2013. 357 p.
Neustupa J., Cerna K., St'astny J. Diversity and morphological disparity of desmid assemblages in Central European
peatlands // Hydrobiologia. 2009. Vol. 630, № 1. Р. 243-256. DOI: 10.1007/s10750-009-9799-4 Prescott G.W. Desmids // Botanical Review. 1948. Vol. 14, № 10. P. 644-676.
Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 1. Lincoln: University of Nebraska Press, 1975. 275 p. Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 2. Lincoln: University of Nebraska Press, 1977. 413 p. Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. et al. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 3. Lincoln:
University of Nebraska Press, 1981. 720 p. Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. et al. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 4. Lincoln:
University of Nebraska Press, 1982. 700 p. St'astny J. The desmids of the Swamp Nature Reserve (North Bohemia, Czech Republic) and a small neighbouring bog: species composition and ecological condition of both sites // Fottea. 2009. Vol. 9, № 1. P. 135-148.
REFERENCES
Andersen R.A. 2005. Algal culturing techniques. Amsterdam et al.: Elsevier Academic press. 10+578 p. Coesel P.F.M., Meesters J. 2007. Desmids of the Lowlands. Zeist: KNNV Publishing. 351 p.
Coesel P.F.M., Meesters J. 2013. European flora of the desmid genera Staurastrum and Staurodesmus. Zeist: KNNV Publishing. 357 p.
Genkel A.A. 1974. Bolota Permskoj oblasti [Mires of the Perm Region] // Uchyonye zapiski Permskogo gosudarstven-
nogo pedagogicheskogo instituta. Perm'. Vol. 131, vyp. 2. Biogeografiya i kraevedenie. S. 4-83. [In Russian] Gontcharov A.A. 2009. Problemy sistematiki kon'yugat (Zygnematophyceae, Streptophyta) s tochki zreniya moleku-lyarno-filogeneticheskikh dannykh [Problems of the systematics of the conjugates (Zygnematophyceae, Streptophyta) from the molecular-phylogenetic point of view] // Botanicheskij zhurnal. Vol. 94, № 10. S. 1417-1438. [In Russian]
Kosinskaya E.K. 1960. Desmidievye vodorosli [Desmids] // Flora sporovykh rastenij SSSR. Vol. 5, vyp. 1. Konyugaty,
ili Stseplyanki. Moskva-Leningrad: Izd-vo Akademii nauk SSSR. 706 s. [In Russian] Martynenko N.A. 2015. Flora desmidievykh vodoroslej Urala na osnove izucheniya kollektsionnykh shtammov [Flora of the desmids from the Urals on the base of studying of collection strains] // Problemy sistematiki i geografii vod-nykh rastenij: materialy Mezhdunarodnoj konf. (Borok, Rossiya, 21-24 oktyabrya 2015 g.). Yaroslavl': Filigran'. S. 53. [In Russian]
Neustupa J., Cerna K., St'astny J. 2009. Diversity and morphological disparity of desmid assemblages in Central European peatlands // Hydrobiologia. Vol. 630, № 1. Р. 243-256. DOI: 10.1007/s10750-009-9799-4 Palamar-Mordvintseva G.M. 1982. Zelyonye vodorosli. Klass Kon"yugaty. Poryadok Desmidievye (2) [Green algae. Conjugatophyceae, Desmidiales (2)] // Opredelitel' presnovodnykh vodoroslej SSSR. Vyp. 11(2). Leningrad: Nau-ka. S. 6-620. [In Russian] Prescott G.W. Desmids // Botanical Review. 1948. Vol. 14, № 10. P. 644-676.
Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. 1975. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 1. Lincoln:
University of Nebraska Press. 275 p. Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. 1977. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 2. Lincoln:
University of Nebraska Press. 413 p. Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. et al. 1981. A synopsis of North American desmids. Part II. Section 3.
Lincoln: University of Nebraska Press. 720 p. Prescott G.W., Croasdale H.T., Vinyard W.C. et al. 1982.A synopsis of North American desmids. Part II. Section 4.
Lincoln: University of Nebraska Press. 700 p. St'astny J. 2009. The desmids of the Swamp Nature Reserve (North Bohemia, Czech Republic) and a small neighbouring bog: species composition and ecological condition of both sites // Fottea. Vol. 9, № 1. P. 135-148.
CULTURE COLLECTION OF DESMIDS FROM THE MIRES OF THE PERM TERRITORY (RUSSIA)
N. A. Martynenko1,2
'Perm State University Perm, 614990, Russia, e-mail: [email protected] 2Perm Department, L.S. Berg State Research Institute on Lake and River Fisheries
Perm, 6'4002, Russia
Despite the great diversity and high number of mires in the Kama region, their algoflora is almost unstudied. In this paper, a list of strains of desmids from five mire massifs in Cherdyn, Solikamsk and Krasnokamsk districts of Perm Territory is given. One hundred and six strains isolated from the water bodies of these mires were identified as 31 intraspecific taxa in 8 genera, Closterium, Cosmarium, Euastrum, Micrasterias, Staurastrum, Staurodesmus, Spondylosium and Xanthidium, and 2 families, Closteriaceae and Desmidiaceae. Thirty identified taxa of desmids are recorded for the Perm Territory for the first time. Taking into account the published data, the preliminary list of desmids of the Perm Territory includes 86 intrageneric taxa in 12 genera and 3 families, Closteriaceae, Gonatozygaceae u Desmidiaceae.
Keywords: strains, desmids, algoflora, mires, Perm Territory
