Cá tảo độc: Một thí nghiệm tiến hóa đáng chú ý

American Journal of Botany - Tập 91 Số 10 - Trang 1523-1534 - 2004
Jeremiah D. Hackett1, Donald M. Anderson2, Deana L. Erdner2, Debashish Bhattacharya1,3
12Department of Biological Sciences and Center for Comparative Genomics, University of Iowa, Iowa City, Iowa 52242 USA
23Biology Department, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, Massachusetts 02543 USA
3Author for reprint requests.

Tóm tắt

Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào sinh thái học của cá tảo độc, sự sản xuất độc tố, hồ sơ hóa thạch và phân tích hệ gen phân tử của các vật chủ và plastid. Những vấn đề sinh thái đáng quan tâm là hành vi bơi lội và ăn uống, hiện tượng phát quang sinh học và sự hợp sinh của cá tảo độc với san hô. Nhiều loại độc tố của cá tảo độc, ảnh hưởng sinh học của chúng và kiến thức hiện tại về nguồn gốc của chúng được thảo luận. Kiến thức về tiến hóa của cá tảo độc được hỗ trợ bởi một hồ sơ hóa thạch phong phú có thể được sử dụng để ghi chép sự xuất hiện và đa dạng hóa của chúng. Tuy nhiên, các nghiên cứu sinh hóa sinh học gần đây cho thấy cá tảo độc có thể cổ xưa hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây. Một đặc điểm đáng chú ý của cá tảo độc là cấu trúc gen độc đáo và sự điều hòa gen của chúng. Bộ gen hạt nhân của tảo thuộc nhóm này có kích thước khổng lồ, thiếu nucleosome và có nhiễm sắc thể vĩnh viễn bị ngưng tụ. Chương này tổng hợp kiến thức hiện tại về sự điều hòa gen và phiên mã ở cá tảo độc liên quan đến những khía cạnh độc đáo của bộ gen hạt nhân. Các công trình trước đây cho thấy bộ gen plastid của cá tảo độc điển hình đã được giảm xuống thành các vòng nhỏ chứa một gen duy nhất chỉ mã hóa một số lượng nhỏ protein. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng phần lớn bộ gen plastid đã được chuyển đến hạt nhân, làm cho cá tảo độc trở thành nhóm eukaryote duy nhất mã hóa phần lớn các gen plastid điển hình trong hạt nhân. Sự tiến hóa của plastid ở cá tảo độc và ý nghĩa của những kết quả này đối với việc hiểu sự tiến hóa của bộ gen ti thể được thảo luận.

Từ khóa

#Cá tảo độc #sinh thái học #độc tố #hồ sơ hóa thạch #phân tích phylogenetic phân tử #gene #plastid.

Tài liệu tham khảo

10.1098/rstb.2002.1191

10.1007/BF02352278

10.1016/0092-8674(75)90006-9

10.3354/meps025039

10.2307/1541609

Anderson D. M., 1992, Separation of coding sequences from structural DNA in the dinoflagellate Crypthecodinium cohnii., Molecular Marine Biology and Biotechnology, 1, 89

10.1073/pnas.1230951100

10.1078/1434461000165

10.1126/science.290.5493.972

10.1111/j.1529-8817.1993.tb00153.x

10.1007/s004380050042

10.1016/B978-0-12-656520-1.50012-2

10.1111/j.1529-8817.1995.tb02542.x

10.1002/bies.10376

Burkholder J. M., 1998, Physiological ecology of harmful algal blooms,, 175

10.1016/0022-0981(83)90018-7

Cavalier‐Smith T., 1991, The biology of free‐living heterotrophic flagellates,, 113

10.1111/j.1550-7408.1999.tb04614.x

10.1111/j.0022-3646.1996.00850.x

10.1111/j.1550-7408.1997.tb05672.x

Cullen J. J., 1998, Physiological ecology of harmful algal blooms, 559–580

10.2216/i0031-8884-39-4-302.1

10.1111/j.1550-7408.1988.tb04120.x

Dodge J. D., 1965, Chromosome structure in the dinoflagellates and the problem of mesokaryotic cells., Excerpta Medica, International Congress Series, 91, 339

Dodge J. D., 1966, The chromosomes of the algae,, 96

10.1038/35074092

10.1007/PL00006445

10.1006/jmbi.2000.3530

10.1016/j.gene.2004.02.008

10.1021/bi9826005

10.1093/oxfordjournals.molbev.a003818

10.1111/j.1550-7408.2002.tb00336.x

Fensome R. A., 1993, A classification of living and fossil dinoflagellates., Micropaleontology Special Publication, 7, 1

10.1080/00173139908559216

10.1016/S0041-0101(00)00241-5

Gaines G., 1987, The biohogy of dinoflagallates,, 224

10.1016/0166-6851(91)90036-6

Gallacher S., 1997, Evidence for production of paralytic shellfish toxins by bacteria associated with Alexandrium spp. (Dinophyta) in culture., Applied Environmental Microbiology, 63, 239, 10.1128/aem.63.1.239-245.1997

10.1002/jcb.240470402

Graham L., 2000, Algae.

10.1080/1521654031000119425

10.1078/1434-4610-00100

10.1111/j.1550-7408.1999.tb04603.x

10.1046/j.1529-8817.2003.02100.x

10.1016/j.cub.2004.01.032

Hagopian J. C. M.ReisJ. P.KitajimaD.BhattacharyaandM. C.De Oliveira. In press.Comparative analysis of the complete plastid genome sequence of the red algaGracilaria tenuistipitatavar.liui: insights on the evolution of rhodoplasts and their relationship to other plastids. Journal of Molecular Evolution.

10.2216/i0031-8884-32-2-79.1

10.1093/molbev/msg195

10.1016/S0014-5793(01)02871-X

10.1021/bi00550a004

10.1111/j.1574-6941.2001.tb00864.x

10.1098/rstb.2002.1176

Inagaki Y. A. G.SimpsonJ. B.DacksandA. J.Roger. In press.Phylogenetic artifacts can be caused by leucine serine and arginine codon usage heterogeneity: dinoflagellate plastid origins as a case study.Systematic Biology.

10.1073/pnas.142091799

10.1016/S0041-0101(01)00226-4

10.1575/1912/3937

10.1111/j.0022-3646.1992.00069.x

10.1016/S0041-0101(02)00244-1

10.2216/i0031-8884-42-5-473.1

Kelly M. G., 1978, Bioluminescence in action,, 399

Kodama M., 1988, Red tides: biology, environmental science and toxicology,, 363

Laatsch T. S. Zauner B. Stoebe‐Maier K. V. Kowallik U.andG.Maier.2004.Plastid‐derived single gene minicircles of the dinoflagellateCeratium horridumare localized in the nucleus.Molecular Biology and Evolution: Advance Access published on 19 March 2004 DOI: 10. 1093/molbev/msh127.

10.1007/s004380050533

Lee D.‐H., 1993, Molecular cloning and genomic organization of a gene for luciferin‐binding protein from the dinoflagellate Gonyaulax polyedra., Journal of Biological Chemistry, 268, 8842, 10.1016/S0021-9258(18)52950-1

10.1104/pp.121.4.1247

10.1016/S0168-1605(00)00382-2

Levasseur M. P., 1996, Harmful and toxic algal blooms,, 363

10.1023/A:1005941421474

10.1575/1912/2455

10.1016/S0022-2836(02)00468-0

10.1111/j.1550-7408.1976.tb05241.x

10.1038/35054537

10.1126/science.273.5283.1788

10.1104/pp.118.1.9

10.1111/j.1550-7408.1999.tb04613.x

10.1111/j.0022-3646.1994.00316.x

10.1130/0091-7613(1996)024<0159:CROBME>2.3.CO;2

10.1126/science.281.5380.1168

10.1038/35054541

10.1073/pnas.192456999

10.1073/pnas.86.1.172

10.1126/science.7777861

10.1242/jcs.00517

10.1007/s00239-002-2419-9

10.1083/jcb.63.1.322

10.1074/jbc.M101169200

10.1016/j.gene.2003.07.003

10.1111/j.1748-7692.1991.tb00563.x

Oshima Y., 1993, Toxic phytoplankton blooms in the sea,, 907

10.1002/bies.950171202

Paracer S., 2000, Symbiosis: an introduction to biological associations, 10.1093/oso/9780195118063.001.0001

10.1016/S0041-0101(00)00100-8

10.1046/j.1529-8817.2000.99181.x

10.1126/science.988637

10.1016/0303-2647(78)90027-8

Ragelis E. P.1984.Ciguatera seafood poisoning: overview.InE. P.Ragelis[ed.] Seafood toxins 25–36. American Chemical Society Symposium Series no. 262 (Washington D.C. USA.

10.1016/S0166-6851(99)00170-X

10.1016/0303-2647(81)90048-4

10.1111/j.1550-7408.1991.tb04437.x

10.1073/pnas.89.8.3639

10.1046/j.1529-8817.2001.00119.x

10.1007/s002390010210

10.1099/ijs.0.02328-0

10.1007/978-3-7091-6542-3_13

Schnepf E., 1993, Origins of plastids,, 53

10.1111/j.1438-8677.1988.tb00033.x

10.1080/00173139908559217

Shumway S. E., 1989, Toxic algae: a serious threat to shellfish aquaculture., World Aquaculture, 20, 65

10.1016/0303-2647(83)90004-7

Silva E. S.1978.Endonuclear bacteria in two species of dinoflagellates.Protistological4ll3–119.

10.4319/lo.1997.42.5_part_2.1137

10.1007/BF00331805

10.1083/jcb.111.2.293

10.1016/B978-0-12-656520-1.50008-0

10.1017/S0094837300013191

Steidinger K. A., 1983, Prkgress in phycological research, vol. 2,, 147

Sweeney B. M., 1987, The biology of dinoflagellates,, 269

10.1078/1434-4610-00106

10.1128/AEM.66.5.2105-2112.2000

10.1093/oxfordjournals.molbev.a026350

Trench R. K., 1987, The biology of dinoflagellates,, 530

Trench R. K., 1993, Microalgal‐invertebrate symbioses: a review., Endocytobiosis and Cell Research, 9, 135

Trench R. K., 1997, Proceedings of the Eighth International Coral Reef Symposium, 1275

Triplett E. L., 1993, Characterization of two full‐length cDNA sequences encoding for apoproteins of peridinin‐chlorophyll a‐protein (PCP) complexes., Molecular Marine Biology and Biotechnology, 2, 246

10.1002/nt.2620020503

10.1007/PL00006266

10.1289/ehp.00108s1133

Vasquez M., 2001, Detection and characterization of toxigenic bacteria associated with Alexandrium catenella and Aulacomya ater contaminated with PSP., Journal of Shellfish Research, 20, 1245

10.1016/0167-4781(90)90068-D

10.2216/i0031-8884-35-3-234.1

10.1016/0146-6380(90)90094-G

10.1126/science.1083647

10.1111/j.1529-8817.1987.tb04148.x

Watanabe M. M., 1991, Major carotenoid composition of an endosymbiont is a green dinoflagellate, Lepidodinium viride., Journal of Phycology, 27, 75

10.1098/rspb.1995.0040

Withers N., 1983, The biology of dinoflagellates,, 316

10.1111/j.1529-8817.1977.tb02941.x

Yen C. S., 1978, Chromatin structure in a dinoflagellate as revealed by electron microscopy of DNA cross‐linked in vivo with trimethylpsoralen., Journal of Cell Biology, 79, 120a

10.1073/pnas.172234799

10.1093/molbev/msh075

10.1038/22099

10.1093/oxfordjournals.molbev.a004104