Phân loại phân tử và siêu cấu trúc của vi tảo địa y Asterochloris mediterranea sp. nov. từ hệ sinh thái Địa Trung Hải và Quần đảo Canary

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology - Tập 65 Số Pt_6 - Trang 1838-1854 - 2015
Patricia Moya1, Pavel Škaloud2, Salvador Chiva1, Francisco García-Breijo3,4, José Reig-Armiñana4,1, Lucie Vančurová2, Eva Barreno1
1Universitat de València, Dpto. Botánica, ICBIBE, Facultad Ciencias Biológicas, Dr Moliner 50, 46100 Burjassot, Valencia, Spain
2Charles University in Prague, Faculty of Sciences, Department of Botany, Benatska 2, 128 01 Praha 2, Czech Republic
3Dpto. Ecosistemas Agroforestales, Universidad Politécnica de Valencia. Camino de Vera, s/n., 46022 Valencia, Spain
4Laboratorio de Anatomía Vegetal ‘Julio Iranzo’, Jardí Botànic de la Universitat de València, Quart 80, 46008 Valencia, Spain

Tóm tắt

Các vi tảo thuộc chi Asterochloris là các phycobiont ưa thích trong các loài địa y Cladonia, LeprariaStereocaulon. Các nghiên cứu gần đây đã làm nổi bật sự đa dạng tiềm ẩn của chi này, mặc dù các phycobionts sống ký sinh trong các loài thuộc chi Cladonia trong các hệ sinh thái Địa Trung Hải và Canary vẫn chưa được khám phá nhiều. Các phân tích phân loại gen được thực hiện bằng cách nối ghép các trình tự thu được từ một plastid – LSU rDNA – và hai loại hạt nhân – nội bộ được phiên mã (ITS) rDNA và actin – các dấu hiệu phân tử của phycobionts sống trong nhiều quần thể của phức hợp Cladonia convoluta-Cladonia foliacea, Cladonia rangiformisCladonia cervicornis s. str. phân bố rộng rãi trong các khu vực này trên một loạt các cơ chất và môi trường sống. Một nhánh được hỗ trợ mạnh mẽ mới đã được thu được liên quan đến các phân loại gen Asterochloris đã được công bố trước đó. Sự biến đổi gen tối thiểu được phát hiện giữa các haplotype của chúng tôi và các trình tự khác có sẵn trong cơ sở dữ liệu GenBank. Việc xác định chính xác các đối tác nấm đã được xác nhận bằng mã vạch rDNA ITS. Trong nghiên cứu này, chúng tôi cung cấp một đặc điểm chi tiết bao gồm hình thái của plastid, và các phân tích siêu cấu trúc và phân loại gen của một loài phycobiont mới, được mô tả ở đây là Asterochloris mediterranea sp. nov. Barreno, Chiva, Moya và Škaloud. Một mẫu holotype được bảo quản lạnh đã được gửi đến Bộ sưu tập văn hóa tảo của Đại học Charles ở Praha, Cộng hòa Séc (CAUP) với mã số CAUP H 1015. Chúng tôi đề xuất việc sử dụng sự kết hợp của một số dấu hiệu phân tử hạt nhân và plastid, cũng như các kỹ thuật siêu cấu trúc (kính hiển vi điện tử truyền qua và kính hiển vi huỳnh quang) cả trong nuôi cấy và trong trạng thái cộng sinh, để cải thiện việc phân định các loài mới của phycobionts trong các loài địa y.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Abràmoff, 2004, Image processing with ImageJ, Biophotonics International, 11, 36

Ahmadjian, 1987, Coevolution in lichens, Ann N Y Acad Sci, 503, 307, 10.1111/j.1749-6632.1987.tb40617.x

Ahmadjian, 1993, The Lichen Symbiosis

Ahti, 2000, Cladoniaceae, Flora Neotropica Monograph, 78, 1

Aschenbrenner, 2014, Microbial cargo: do bacteria on symbiotic propagules reinforce the microbiome of lichens?, Environ Microbiol, 16, 3743, 10.1111/1462-2920.12658

Bačkor, 2010, Photobiont diversity in lichens from metal-rich substrata based on ITS rDNA sequences, Ecotoxicol Environ Saf, 73, 603, 10.1016/j.ecoenv.2009.11.002

Beiggi, 2007, Evolution of ITS ribosomal RNA secondary structures in fungal and algal symbionts of selected species of Cladonia sect. Cladonia (Cladoniaceae, Ascomycotina), J Mol Evol, 64, 528, 10.1007/s00239-006-0115-x

Boisvert, 2007, The multifunctional nucleolus, Nat Rev Mol Cell Biol, 8, 574, 10.1038/nrm2184

Burgaz, 1992, Contribution to the study of the genera Cladina and Cladonia in Spain. I, Nova Hedwigia, 55, 37

Burgaz, 2009, Cladoniaceae

Caisová, 2011, A close-up view on ITS2 evolution and speciation - a case study in the Ulvophyceae (Chlorophyta, Viridiplantae), BMC Evol Biol, 11, 262, 10.1186/1471-2148-11-262

Casano, 2011, Two Trebouxia algae with different physiological performances are ever-present in lichen thalli of Ramalina farinacea. Coexistence versus competition?, Environ Microbiol, 13, 806, 10.1111/j.1462-2920.2010.02386.x

Castresana, 2000, Selection of conserved blocks from multiple alignments for their use in phylogenetic analysis, Mol Biol Evol, 17, 540, 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026334

Coleman, 2003, ITS2 is a double-edged tool for eukaryote evolutionary comparisons, Trends Genet, 19, 370, 10.1016/S0168-9525(03)00118-5

Coleman, 1998, Derivation of the secondary structure of the ITS-1 transcript in Volvocales and its taxonomic correlations, Protist, 149, 135, 10.1016/S1434-4610(98)70018-5

Dal Grande, 2014, Insights into intrathalline genetic diversity of the cosmopolitan lichen symbiotic green alga Trebouxia decolorans Ahmadjian using microsatellite markers, Mol Phylogenet Evol, 72, 54, 10.1016/j.ympev.2013.12.010

del Campo, 2010, Suitability of chloroplast LSU rDNA and its diverse group I introns for species recognition and phylogenetic analyses of lichen-forming Trebouxia algae, Mol Phylogenet Evol, 54, 437, 10.1016/j.ympev.2009.10.024

del Campo, 2010, South European populations of Ramalina farinacea (L.) Ach. share different Trebouxia algae, Bibliotheca Lichenologia, 105, 247

del Campo, 2013, The genetic structure of the cosmopolitan three-partner lichen Ramalina farinacea evidences the concerted diversification of symbionts, FEMS Microbiol Ecol, 83, 310, 10.1111/j.1574-6941.2012.01474.x

Fernández-Mendoza, 2011, Population structure of mycobionts and photobionts of the widespread lichen Cetraria aculeata, Mol Ecol, 20, 1208, 10.1111/j.1365-294X.2010.04993.x

Fontaine, 2010, Convergent evolution in Cladonia gracilis and allies, Lichenologist, 42, 323, 10.1017/S0024282909990569

Friedl, 1989, Comparative ultrastructure of pyrenoids in Trebouxia (Microthamniales, Chlorophyta), Plant Syst Evol, 164, 145, 10.1007/BF00940435

Friedl, 2008, Photobionts, Lichen Biology, 9, 10.1017/CBO9780511790478.003

Galun, 1988, Lichenization, CRC Handbook of Lichenology, vol. II, 153

Gardes, 1993, ITS primers with enhanced specificity for basidiomycetes–application to the identification of mycorrhizae and rusts, Mol Ecol, 2, 113, 10.1111/j.1365-294X.1993.tb00005.x

Gasulla, 2009, Dehydration rate and time of desiccation affect recovery of the lichen alga [corrected] Trebouxia erici: alternative and classical protective mechanisms, Planta, 231, 195, 10.1007/s00425-009-1019-y

Gasulla, 2013, The response of Asterochloris erici (Ahmadjian) Skaloud et Peksa to desiccation: a proteomic approach, Plant Cell Environ, 36, 1363, 10.1111/pce.12065

Grube, 2007, Trouble with lichen: the re-evaluation and re-interpretation of thallus form and fruit body types in the molecular era, Mycol Res, 111, 1116, 10.1016/j.mycres.2007.04.008

Hausner, 2005, Unusual compact rDNA gene arrangements within some members of the Ascomycota: evidence for molecular co-evolution between ITS1 and ITS2, Genome, 48, 648, 10.1139/g05-037

Honegger, 1986, Ultrastructural studies in lichens. Haustorial types and their frequencies in a range of lichens with trebouxioid photobionts, New Phytol, 103, 785, 10.1111/j.1469-8137.1986.tb00853.x

Joseph, 1999, Ribosomal internal transcribed spacer 2 (ITS2) exhibits a common core of secondary structure in vertebrates and yeast, Nucleic Acids Res, 27, 4533, 10.1093/nar/27.23.4533

Katoh, 2002, mafft: a novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform, Nucleic Acids Res, 30, 3059, 10.1093/nar/gkf436

Kelly, 2011, DNA barcoding of lichenized fungi demonstrates high identification success in a floristic context, New Phytol, 191, 288, 10.1111/j.1469-8137.2011.03677.x

Koetschan, 2010, The ITS2 Database III–sequences and structures for phylogeny, Nucleic Acids Res, 38, D275, 10.1093/nar/gkp966

Kotelko, 2010, Cladonia pyxidata and C. pocillum; genetic evidence to regard them as conspecific, Mycologia, 102, 534, 10.3852/09-030

Lalev, 1998, Conserved core structure in the internal transcribed spacer 1 of the Schizosaccharomyces pombe precursor ribosomal RNA, J Mol Biol, 284, 1341, 10.1006/jmbi.1998.2222

Lalev, 1999, Structural equivalence in the transcribed spacers of pre-rRNA transcripts in Schizosaccharomyces pombe, Nucleic Acids Res, 27, 3071, 10.1093/nar/27.15.3071

Lechowicz, 1974, Ecology of Cladonia lichens. II. Comparative physiological ecology of C. mitis, C. rangiferina, and C. uncialis, Can J Bot, 52, 411, 10.1139/b74-052

Litterski, 2004, World distribution of selected European Cladonia species, Symb Bot Upsal, 34, 205

Lott, 1998, Sequence analysis of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) from yeast species within the genus Candida, Curr Microbiol, 36, 63, 10.1007/s002849900280

Magain, 2014, Do photobiont switch and cephalodia emancipation act as evolutionary drivers in the lichen symbiosis? A case study in the Pannariaceae (Peltigerales), PLoS ONE, 9, e89876, 10.1371/journal.pone.0089876

Mai, 1997, The internal transcribed spacer 2 exhibits a common secondary structure in green algae and flowering plants, J Mol Evol, 44, 258, 10.1007/PL00006143

Marchant, 1968, Membrane systems associated with the plasmalemma of plant cells, Ann Bot, 32, 457, 10.1093/oxfordjournals.aob.a084221

Molins, 2013, Coexistence of different intrathalline symbiotic algae and bacterial biofilms in the foliose Canarian lichen Parmotrema pseudotinctorum, Vieraea: Folia scientarum biologicarum canariensium, 41, 349, 10.31939/vieraea.2013.41.23

Muggia, 2008, Genetic diversity and photobiont associations in selected taxa of the Tephromela atra group (Lecanorales, lichenised Ascomycota), Mycol Prog, 7, 147, 10.1007/s11557-008-0560-6

Muggia, 2013, The symbiotic playground of lichen thalli–a highly flexible photobiont association in rock-inhabiting lichens, FEMS Microbiol Ecol, 85, 313, 10.1111/1574-6941.12120

Muggia, 2014, Photobiont selectivity leads to ecological tolerance and evolutionary divergence in a polymorphic complex of lichenized fungi, Ann Bot (Lond), 114, 463, 10.1093/aob/mcu146

Myllys, 2003, Phylogeny of bipolar Cladonia arbuscula and Cladonia mitis (Lecanorales, Euascomycetes), Mol Phylogenet Evol, 27, 58, 10.1016/S1055-7903(02)00398-6

Nelsen, 2006, Actin type I introns offer potential for increasing phylogenetic resolution in Asterochloris (Chlorophyta: Trebouxiophyceae), Lichenologist, 38, 435, 10.1017/S0024282906005779

Nelsen, 2008, Dissociation and horizontal transmission of codispersing lichen symbionts in the genus Lepraria (Lecanorales: Stereocaulaceae), New Phytol, 177, 264, 10.1111/j.1469-8137.2007.02241.x

Nelsen, 2009, Symbiont flexibility in Thamnolia vermicularis (Pertusariales: Icmadophilaceae), Bryologist, 112, 404, 10.1639/0007-2745-112.2.404

Nyati, 2014, Green-algal photobiont diversity (Trebouxia spp.) in representatives of Teloschistaceae (Lecanoromycetes, lichen-forming ascomycetes), Lichenologist, 46, 189, 10.1017/S0024282913000819

Ohmura, 2006, Genetic combinations of symbionts in vegetatively reproducing lichen, Parmotrema tinctorum, based on ITS rDNA sequences, Bryologist, 109, 43, 10.1639/0007-2745(2006)109[0043:GCOSIA]2.0.CO;2

Osyczka, 2013, Phenotypic plasticity of primary thallus in selected Cladonia species (lichenized Ascomycota: Cladoniaceae), Biologia, 68, 365, 10.2478/s11756-013-0169-3

Peksa, 2008, Changes in chloroplast structure in lichenized algae, Symbiosis, 46, 153

Peksa, 2011, Do photobionts influence the ecology of lichens? A case study of environmental preferences in symbiotic green alga Asterochloris (Trebouxiophyceae), Mol Ecol, 20, 3936, 10.1111/j.1365-294X.2011.05168.x

Piercey-Normore, 2004, Selection of algal genotypes by three species of lichen fungi in the genus Cladonia, Can J Bot, 82, 947, 10.1139/b04-084

Piercey-Normore, 2001, Algal switching among lichen symbioses, Am J Bot, 88, 1490, 10.2307/3558457

Piercey-Normore, 2010, Phylogenetic and haplotype analyses of four segregates within Cladonia arbuscula s.l., Botany, 88, 397, 10.1139/B10-027

Pino-Bodas, 2010, Insight into the Cladonia convoluta-C. foliacea (Cladoniaceae, Ascomycota) complex and related species, revealed through morphological, biochemical and phylogenetic analyses, Systematics and Biodiversity, 8, 575, 10.1080/14772000.2010.532834

Pino-Bodas, 2012, Species delimitations in the Cladonia cariosa group (Cladoniaceae, Ascomycota), Lichenologist, 44, 121, 10.1017/S002428291100065X

Pino-Bodas, 2012, Cladonia conista and C. humilis (Cladoniaceae) are different species, Bibliotheca Lichenologica, 108, 161

Pino-Bodas, 2012, Cladonia subturgida and C. iberica (Cladoniaceae) form a single, morphologically and chemically polymorphic species, Mycol Prog, 11, 269, 10.1007/s11557-011-0746-1

Pino-Bodas, 2013, Species delimitation in Cladonia (Ascomycota): a challenge to the DNA barcoding philosophy, Mol Ecol Resour, 13, 1058

Pino-Bodas, 2013, Cladonia verticillata (Cladoniaceae, Ascomycota), new record to Iberian Peninsula, Bot Complut, 37, 21

Rambold, 1998, Photobionts in lichens: possible indicators of phylogenetic relationships?, Bryologist, 101, 392, 10.1639/0007-2745(1998)101[392:PILPIO]2.0.CO;2

Řídká, 2014, Photobiont diversity in Indian Cladonia Lichens, with special emphasis on the geographical patterns, Terricolous Lichens in India, 53, 10.1007/978-1-4614-8736-4_4

Robards, 1968, On the ultrastructure of differentiating secondary xylem in willow, Protoplasma, 65, 449, 10.1007/BF01666303

Ronquist, 2012, MrBayes 3.2: efficient Bayesian phylogenetic inference and model choice across a large model space, Syst Biol, 61, 539, 10.1093/sysbio/sys029

Schoch, 2012, Nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) region as a universal DNA barcode marker for fungi, Proc Natl Acad Sci U S A, 109, 6241, 10.1073/pnas.1117018109

Schultz, 2005, A common core of secondary structure of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) throughout the Eukaryota, RNA, 11, 361, 10.1261/rna.7204505

Škaloud, 2008, Comparative study of chloroplast morphology and ontogeny in Asterochloris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), Biologia, 63, 873, 10.2478/s11756-008-0115-y

Škaloud, 2010, Evolutionary inferences based on ITS rDNA and actin sequences reveal extensive diversity of the common lichen alga Asterochloris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), Mol Phylogenet Evol, 54, 36, 10.1016/j.ympev.2009.09.035

Škaloud, 2013, Ecological differentiation of cryptic species within an asexual protist morphospecies: a case study of filamentous green alga Klebsormidium (Streptophyta), J Eukaryot Microbiol, 60, 350, 10.1111/jeu.12040

Škaloud, 2015, Assembling the challenging puzzle of algal biodiversity: species delimitation within the genus Asterochloris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta), J Phycol, 10.1111/jpy.12295

Škaloudová, 2013, A new species of Chrysosphaerella (Chrysophyceae: Chromulinales), Chrysosphaerella rotundata sp. nov., from Finland, Phytotaxa, 130, 34, 10.11646/phytotaxa.130.1.4

Spurr, 1969, A low-viscosity epoxy resin embedding for electron microscopy, J Ultrastruct res, 26, 31, 10.1016/S0022-5320(69)90033-1

Steinová, 2013, Genetic diversity and species delimitation of the zeorin-containing red-fruited Cladonia species (lichenized Ascomycota) assessed with ITS rDNA and β-tubulin data, Lichenologist, 45, 665, 10.1017/S0024282913000297

Stenroos, 1998, SSU rDNA phylogeny of cladoniiform lichens, Am J Bot, 85, 1548, 10.2307/2446481

Stenroos, 2002, Phylogeny of the genus Cladonia s. lat. (Cladoniaceae, Ascomycetes) inferred from molecular, morphological, and chemical data, Cladistics, 18, 237, 10.1111/j.1096-0031.2002.tb00151.x

Stenroos, 2002, Phylogenetic hypotheses: Cladoniaceae, Stereocaulaceae, Baeomycetaceae, and Icmadophilaceae revisited, Mycol Prog, 1, 267, 10.1007/s11557-006-0024-9

Tschermak-Woess, 1980, Asterochloris phycobiontica, gen. et spec. nov., der phycobiont der Flechte Varicellaria carneonivea, Plant Syst Evol, 135, 279, 10.1007/BF00983192

White, 1990, Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics, PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, 315

Yahr, 2004, Strong fungal specificity and selectivity for algal symbionts in Florida scrub Cladonia lichens, Mol Ecol, 13, 3367, 10.1111/j.1365-294X.2004.02350.x