Đánh giá về phát sinh chủng loài và hình thái của các chi Anabaena, Aphanizomenon, Trichormus và Nostoc (Nostocales, Cyanobacteria)

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology - Tập 55 Số 1 - Trang 11-26 - 2005
Pirjo Rajaniemi1, Pavel Hrouzek2, Klára Kaštovská3, Raphaël Willame4, Anne Rantala1, Lucien Hoffmann4, Jiří Komárek5,2, Kaarina Sivonen1
1Department of Applied Chemistry and Microbiology, Viikki Biocenter, PO Box 56, FI-00014, University of Helsinki, Finland
2University of South Bohemia, Faculty of Biological Sciences, Branišovská 31, Cz-370 05 České Budějovice, Czech Republic
3Institute of Hydrobiology, Academy of Sciences of the Czech Republic, Na sádkách 7, Cz-370 05 České Budějovice, Czech Republic
4Public Research Center – Gabriel Lippmann, Environment and Biotechnologies Research Unit, 162a avenue de la Faïencerie, L-1511 Luxembourg, Grand-duchy of Luxembourg
5Institute of Botany, Academy of Sciences of the Czech Republic, Dukelská 145, Cz-379 82 Třeboń, Czech Republic

Tóm tắt

Các vi khuẩn lam heterocytous hình thành một nhóm đơn ngành dựa trên dữ liệu chuỗi gen 16S rRNA. Trong nhóm này, các nghiên cứu về phát sinh chủng loài và hình thái đã chỉ ra rằng các chi như Anabaena và Aphanizomenon có sự trộn lẫn. Hơn nữa, phát sinh chủng loài của chi Trichormus, gần đây đã được tách ra từ Anabaena, vẫn chưa được nghiên cứu. Mục tiêu là nghiên cứu phân loại của các chi Anabaena, Aphanizomenon, Nostoc và Trichormus thuộc họ Nostocaceae (phân đoạn IV.I) thông qua phân tích hình thái và phát sinh chủng loài của gen 16S rRNA, rpoB và rbcLX. Các dòng mới đã được phân lập để tránh các vấn đề xác định do sự thay đổi hình thái của các dòng trong quá trình nuôi cấy. Dữ liệu hình thái và phát sinh chủng loài cho thấy các dòng Anabaena sống dưới đáy và nổi lên có sự trộn lẫn. Ngoài ra, nghiên cứu hiện tại đã xác nhận rằng các dòng Anabaena và Aphanizomenon không phải là đơn ngành, như đã được chứng minh trước đó. Khoảng cách tiến hóa giữa các dòng chỉ ra rằng các dòng Anabaena và Aphanizomenon sống nổi cũng như năm dòng Anabaena sống dưới đáy trong cụm 1 có thể được gán cho một chi duy nhất. Dựa trên các chuỗi gen 16S rRNA, rpoB và rbcLX, các dòng Anabaena/Aphanizomenon (cụm 1) được chia thành chín phân cụm được hỗ trợ có thể được phân tách hình thái, và do đó có thể đại diện cho các loài khác nhau. Các dòng Trichormus có tính không đồng nhất về hình thái và phát sinh chủng loài và không tạo thành một cụm đơn ngành. Những dòng Trichormus này, đại diện cho ba loài khác nhau, có thể thực sự thuộc về ba chi khác nhau dựa trên khoảng cách tiến hóa. Các dòng Nostoc cũng không đồng nhất và dường như tạo thành một cụm đơn ngành, có thể chứa nhiều hơn một chi. Chúng tôi nhận thấy rằng một số đặc điểm hình thái ổn định và có thể được sử dụng để phân tách các cụm phát sinh chủng loài khác nhau. Ví dụ, chiều rộng và chiều dài của akinetes là các đặc điểm hữu ích cho việc phân loại các dòng Anabaena/Aphanizomenon trong cụm 1. Nghiên cứu hình thái và phát sinh chủng loài này với các dòng tách riêng mới cho thấy rằng phân loại hiện tại của các chi anabaenoid này cần phải được xem xét lại.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Desikachary, 1959, Cyanophyta part I and II

Edwards, 1989, Isolation and direct complete nucleotide determination of entire genes. Characterization of a gene coding for 16S ribosomal RNA, Nucleic Acids Res, 17, 7843, 10.1093/nar/17.19.7843

Felsenstein, 1993, phylip (Phylogeny Inference Package) version 3.6c. Distributed by the author

Geitler, 1932, Cyanophyceae, In Kryptogamenflora von Deutschland, Oesterreich und der Schweiz, vol. XIV

Gkelis, 2005, Limnothrix redekei (Van Goor) Meffert (Cyanobacteria) strains from Lake Kastoria, Greece form a separate phylogenetic group, Microb Ecol (in press), 10.1007/s00248-003-2030-7

Gugger, 2004, Polyphyly of the true branching cyanobacteria (Stigonematales, Int J Syst Evol Microbiol, 54, 349, 10.1099/ijs.0.02744-0

Gugger, 2002a, Cellular fatty acids as chemotaxonomic markers of the genera Anabaena ,Aphanizomenon , Microcystis , Nostoc and Planktothrix (cyanobacteria), Int J Syst Evol Microbiol, 52, 1007

Gugger, 2002b, Phylogenetic comparison of the cyanobacterial genera Anabaena and Aphanizomenon, Int J Syst Evol Microbiol, 52, 1867

Henson, 2002, Molecular differentiation of the heterocystous cyanobacteria, Nostoc and Anabaena , based on complete nifD sequences, Curr Microbiol, 45, 161, 10.1007/s00284-001-0111-8

Henson, 2004, Molecular phylogeny of the heterocystous cyanobacteria (subsections IV and V) based on nifD, Int J Syst Evol Microbiol, 54, 493, 10.1099/ijs.0.02821-0

Hönerlager, 1995, Detection of mRNA of nrpM in Bacillus megaterium ATCC 14581 grown in soil by whole-cell hybridisation, Arch Microbiol, 163, 235, 10.1007/BF00393374

Hrouzek, 2003, Nitrogenase activity (acetylene reduction activity) and diversity of six soil Nostoc strains, Arch Hydrobiol Suppl, 146, 87

Iteman, 2002, rDNA analyses of planktonic heterocystous cyanobacteria, including members of the genera Anabaenopsis and Cyanospira, Microbiology, 148, 481, 10.1099/00221287-148-2-481

Kishino, 1989, Evaluation of the maximum likelihood estimate of the evolutionary tree topologies from DNA sequence data and the branching order in Hominoidea, J Mol Evol, 29, 170, 10.1007/BF02100115

Komárek, 1989, Modern approach to the classification system of Cyanophytes 4 - Nostocales, Arch Hydrobiol Suppl, 82, 247

Komárek, 1989, Trichome structure of four Aphanizomenon taxa (Cyanophyceae) from Czechoslovakia, with notes on the taxonomy and delimitation of the genus, Plant Syst Evol, 164, 47, 10.1007/BF00940429

Kotai, 1972, Instructions for preparation of modified nutrient solution Z8 for algae, Norwegian Institute for Water Research publication, B-11/69, 1

Lachance, 1981, Genetic relatedness of heterocystous cyanobacteria by deoxyribonucleic acid-deoxyribonucleic acid reassociation, Int J Syst Bacteriol, 31, 139, 10.1099/00207713-31-2-139

Lehtimäki, 2000, Characterization of Nodularia strains, cyanobacteria from brackish waters, by genotypic and phenotypic methods, Int J Syst Evol Microbiol, 50, 1043, 10.1099/00207713-50-3-1043

Lepère, 2000, Molecular diversity of Microcystis strains (Cyanophyceae, Chroococcales) based on 16S rRNA sequences, Syst Geogr Plant, 70, 275, 10.2307/3668646

Li, 2003, Morphological and 16S rRNA gene evidence for reclassification of the paralytic shellfish toxin producing Aphanizomenon flos-aquae LMECYA 31 as Aphanizomenon issatschenkoi (Cyanophyceae, J Phycol, 39, 814, 10.1046/j.1529-8817.2003.02199.x

Ludwig, 1998, Bacterial phylogeny based on comparative sequence analysis, Electrophoresis, 19, 554, 10.1002/elps.1150190416

Lyra, 2001, Molecular characterization of planktic cyanobacteria of Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis and Planktothrix genera, Int J Syst Evol Microbiol, 51, 513, 10.1099/00207713-51-2-513

Meeks, 1988, Organization of the nif genes in cyanobacteria in symbiotic association with Azolla and Anthoceros, Arch Microbiol, 150, 61, 10.1007/BF00409719

Posada, 1998, modeltest: testing the model of DNA substitution, Bioinformatics, 14, 817, 10.1093/bioinformatics/14.9.817

Prager, 1988, Ancient origin of lactalbumin from lysozyme: analysis of DNA and amino acid sequences, J Mol Evol, 27, 326, 10.1007/BF02101195

Rantala, 2004, Phylogenetic evidence for the early evolution of microcystin synthesis, Proc Natl Acad Sci U S A, 101, 568, 10.1073/pnas.0304489101

Rippka, 1979, Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria, J Gen Microbiol, 111, 1

Rippka, 2001a, Subsection IV. (Formerly Nostocales Castenholz 1989b sensu Rippka, Deruelles, Waterbury, Herdman and Stanier 1979, In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol, 562

Rippka, 2001b, Form-genus I. Anabaena, In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol, 566

Rippka, 2001c, Form-genus III. Aphanizomenon Morren 1838, In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol, 569

Rudi, 1998, Evolution of cyanobacteria by exchange of genetic material among phyletically related strains, J Bacteriol, 180, 3453, 10.1128/JB.180.13.3453-3461.1998

Saitou, 1987, The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees, Mol Biol Evol, 4, 406

Stackebrandt, 1994, Taxonomic note: a place for DNA-DNA reassociation and 16S rRNA sequence analysis in the present species definition in Bacteriology, Int J Syst Bacteriol, 44, 846, 10.1099/00207713-44-4-846

Stanier, 1971, Purification and properties of unicellular blue-green algae (order Chroococcales, Bacteriol Rev, 35, 171, 10.1128/MMBR.35.2.171-205.1971

Stulp, 1982, General morphology and akinete germination of a number of Anabaena strains (Cyanophyceae) in culture, Arch Hydrobiol Suppl, 63, 35

Stulp, 1984a, Growth and morphology of Anabaena strains (Cyanophyceae, Cyanobacteria) in cultures under different salinities, Br Phycol J, 19, 281, 10.1080/00071618400650301

Stulp, 1984b, Genotypic relationships between strains of Anabaena (Cyanophyceae) and their correlation with morphological affinities, Br Phycol J, 19, 287, 10.1080/00071618400650311

Stulp, 1985, Taxonomy of the genus Anabaena (Cyanophyceae) based on morphological and genotypic criteria, Arch Hydrobiol Suppl, 71, 257

Swofford, 2003, paup*. Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and other methods, Version, 4b10

Tamas, 2000, Determinative value of a portion of the nifH sequence for the genera Nostoc and Anabaena (cyanobacteria, Curr Microbiol, 41, 197

Templeton, 1983, Phylogenetic interface from restriction endonuclease cleavage site maps with particular reference to the evolution of humans and the apes, Evolution, 37, 221, 10.1111/j.1558-5646.1983.tb05533.x

ter Braak, 1998, CANOCO Release 4. Reference manual and user's guide to Canoco for Windows: Software for Canonical Community Ordination

Turner, 1997, Molecular systematics of oxygenic photosynthetic bacteria, Plant Syst Evol (Suppl.), 11, 13, 10.1007/978-3-7091-6542-3_2

Turner, 1999, Investigating deep phylogenetic relationships among cyanobacteria and plastids by small subunit rRNA sequence analysis, J Eukaryot Microbiol, 46, 327, 10.1111/j.1550-7408.1999.tb04612.x

Wilmotte, 1994, Molecular evolution and taxonomy of the cyanobacteria, In The Molecular Biology of Cyanobacteria, 1, 10.1007/978-94-011-0227-8_1

Wilmotte, 2001, Phylogenetic relationships among the cyanobacteria based on 16S rRNA sequences, In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, vol, 487

Zapomělová, 2004, Morfologická variabilita a růst vybraných kmenů sinic rodu Anabaena a Aphanizomenon v závislosti na podmínkách prostředí [ Morphological variability and growth of chosen cyanobacterial strains of genera Anabaena and Aphanizomenon in the dependence on environmental conditions ]

1961, Ernährungphysiologish-autökologische Untersuchung an der planktonischen Blaualge Oscillatoria rubescens DC, Schweiz Z Hydrol, 23, 82

Thông tin
Thông tin xuất bản

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

Tập 55 Số 1

11-26

Thông tin tác giả