Journal of Phycology

Field experiments were used to examine the effects of biological interactions on the abundance of Iridaea flaccida (S. & G.) Silva within and below its normal range in the intertidal zone of central California. A combination of competitor removal, grazer exclusion and transplant manipulations showed that within the I. flaccida zone, this alga can be the first macroscopic plant to become reestablished after clearing and that this can occur in less than two months. Grazing by molluscs within this zone retards, but does not prevent, re‐establishment. Although absent prior to the experiments, both I. flaccida and I. cordata (Turn.) Bory settled, grew rapidly and reproduced in cleared areas below the I. flaccida zone, regardless of the presence of grazers. These plants did not establish themselves if entire thalli or holdfasts of other algae normally occupying the lower zone were present. The results support the few other in situ experimental investigations of algal zonation by showing that, when bounded by other plants, the lower limits of intertidal algae are directly determined by competition. They also suggest that I. flaccida and I. cordata may be conspecific.

We isolated 59 strains of cyanobacteria from the benthic microbial mats of 23 Antarctic lakes, from five locations in two regions, in order to characterize their morphological and genotypic diversity. On the basis of their morphology, the cyanobacteria were assigned to 12 species that included four Antarctic endemic taxa. Sequences of the ribosomal RNA gene were determined for 56 strains. In general, the strains closely related at the 16S rRNA gene level belonged to the same morphospecies. Nevertheless, divergences were observed concerning the diversity in terms of species richness, novelty, and geographical distribution. For the 56 strains, 21 operational taxonomic units (OTUs, defined as groups of partial 16S rRNA gene sequences with more than 97.5% similarity) were found, including nine novel and three exclusively Antarctic OTUs. Sequences of Petalonema cf. involvens and Chondrocystis sp. were determined for the first time. The internally transcribed spacer (ITS) between the 16S and the 23S rRNA genes was sequenced for 33 strains, and similar groupings were observed with the 16S rRNA gene and the ITS, even when the strains were derived from different lakes and regions. In addition, 48 strains were screened for antimicrobial and cytotoxic activities, and 17 strains were bioactive against the gram‐positive Staphylococcus aureus, or the fungi Aspergillus fumigatus and Cryptococcus neoformans. The bioactivities were not in coincidence with the phylogenetic relationships, but rather were specific to certain strains.

An approximately 1400‐bp region of the 16S rRNA gene was sequenced for 10 polar or near‐polar strains putatively placed in the Oscillatorialean genera Oscillatoria, Phormidium, and Lyngbya obtained from the University of Toronto Culture Collection to assess phylogenetic relationships. The strains were also examined for thylakoid structure and cell division type with TEM as well as traditional morphology with LM. Phylogenetic trees constructed using parsimony, distance, and maximum likelihood methods were similar in topology. If the original epithets applied to the sequenced strains (both polar and those from GenBank) were used, it was clear that taxa were not monophyletic. However, using the revised taxonomic system of Anagnostidis and Komárek, we were able to reassign these strains to their current correct taxa (species, genus, and family). When these assignments were made, it was determined that the molecular sequence data analyses were congruent with morphology and ultrastructure. Nine of the polar strains were found to be new species, and eight were described as such: Arthronema gygaxiana Casamatta et Johansen sp. nov., Pseudanabaena tremula Johansen et Casamatta sp. nov., Leptolyngbya angustata Casamatta et Johansen sp. nov., Phormidium lumbricale Johansen et Casamatta sp. nov., Microcoleus glaciei Johansen et Casamatta sp. nov., Microcoleus rushforthii Johansen et Casamatta sp. nov., Microcoleus antarcticus Casamatta et Johansen sp. nov., Microcoleus acremannii Casamatta et Johansen sp. nov. Some genera (Leptolyngbya and Microcoleus) were clearly not monophyletic and require future revision.

The genus Asterochloris represents one of the most common, widespread, and diverse taxa of lichen photobionts. In this report, we describe and characterize six new species (A. echinata, A. friedlii, A. gaertneri, A. leprarii, A. lobophora, and A. woessiae) that were identified during our recent investigation of photobiont diversity. We found that the species differed genetically, morphologically, ecologically, and with respect to their mycobiont partners. Statistical analyses revealed significant morphological differentiation of all six newly described species, as well as their separation from previously described Asterochloris species. Chloroplast morphology represented the best morphological marker for species delineation. In fact, each species can be recognized by the dominance and unique assemblage of particular chloroplast types. Although genetically well recognized by rapidly evolving internal transcribed spacer rDNA and actin intron markers, all 13 investigated Asterochloris species shared identical small subunit rDNA sequences. We therefore demonstrated that morphologically and ecologically diverse species can frequently be grouped into a single taxonomic unit in whole‐transcriptome sequencing studies, considerably affecting the resulting estimates of species diversity. Finally, we demonstrated the presence of isogamous sexual reproduction in Asterochloris, disputing the current symbiotic dogma of the loss of sexual reproduction in algal symbionts.

Phương pháp đa phương được sử dụng để đặc trưng cho tảo xanh đơn bào mà trước đây thường được xếp vào chi Chlorella Beijerinck và để giải quyết mối quan hệ phát sinh loài của chúng trong lớp Chlorophyta. Các đặc điểm sinh hóa, sinh lý và cấu trúc siêu vi, cùng với dữ liệu phân tử như thành phần DNA và giá trị lai DNA, đã được so sánh với một phát sinh loài phân tử dựa trên chuỗi hoàn chỉnh 18S rRNA. Kết quả của chúng tôi cho thấy các loài Chlorella phân tán trong hai lớp của tảo xanh, đó là Trebouxiophyceae và Chlorophyceae. Chúng tôi đề xuất rằng chỉ bốn loài nên được giữ lại trong chi Chlorella (Chlorophyta, Trebouxiophyceae): C. vulgaris Beijerinck, C. lobophora Andreyeva, C. sorokiniana Shih. et Krauss, và C. kessleri Fott et Nováková. Các đặc điểm chung của những loài này là glucosamine là thành phần chính của vách tế bào và sự hiện diện của thylakoid đôi phân chia ma trận pyrenoid. Norspermine, norspermidine và carotenoid thứ cấp không bao giờ được sản xuất. Các loài “Chlorella” khác thuộc về các chi khác nhau trong lớp Trebouxiophyceae (“C.” protothecoides=Auxenochlorella protothecoides[Krüger] Kalina et Punčochářová, “C.” ellipsoidea, “C.” mirabilis, “C.” saccharophila, và “C.” luteoviridis) và Chlorophyceae (“C.” zofingiensis và “C.” homosphaera=Mychonastes homosphaera Kalina et Punčochářová). Các chi sau có thể dễ dàng được nhận diện qua sự sản xuất carotenoid thứ cấp trong điều kiện thiếu nitơ.

Các yếu tố điều khiển sự phân bố của nguồn tài nguyên fitoplankton, thành phần loài và tình trạng sinh lý của chúng trong Đại dương phía Nam đã được tổng quan. Trong thập kỷ qua, các nguồn dữ liệu chính là các quan sát và thí nghiệm. Những dữ liệu này phối hợp lại cung cấp một khuôn khổ hiểu biết về các mẫu hình không gian và thời gian phức tạp của sự điều khiển môi trường trong các lưu vực và tỉnh sinh thái khác nhau. Dữ liệu quan sát từ viễn thám có độ phân giải cao đã giải quyết vấn đề về vị trí địa lý xa xôi. Hơn nữa, bằng cách khai thác sự khác biệt theo mùa và không gian trong sự phân bố của tảo, dữ liệu quan sát đã cho phép xác định sự tương quan giữa các xu hướng này với các mẫu hình trong các thuộc tính môi trường khác. Các thí nghiệm can thiệp đã cung cấp một hiểu biết cơ chế giúp giải thích dữ liệu quan sát bằng cách thay đổi các thuộc tính môi trường dưới các điều kiện được kiểm soát chặt chẽ. Một bộ xu hướng nhất quán về các chế độ điều khiển môi trường đối với các quá trình fitoplankton hiện đang nổi lên qua các lưu vực và tỉnh khác nhau. Các yếu tố quyết định chính là ánh sáng, sắt và nguồn cung silic (kiểm soát từ trên xuống không được xem xét). Tuy nhiên, mối tương tác của chúng theo thời gian và không gian (tức là sự hạn chế đồng thời các quá trình fitoplankton) thì kém rõ ràng hơn, cần nghiên cứu thêm và đã được thảo luận. Những thách thức trong tương lai bao gồm nhu cầu hiểu rõ hơn về các chế độ điều khiển môi trường ảnh hưởng đến các nhóm chức năng tảo chính thông qua các nghiên cứu cụ thể về từng taxon và loài. Cần khởi xướng thêm nhiều thiết bị neo dài hạn với các cảm biến sinh học – quang học và lấy mẫu “thông minh” để xác định các phân bố theo mùa của các taxon tảo. Hơn nữa, các thí nghiệm can thiệp mới là cần thiết để điều tra ảnh hưởng đến các quá trình fitoplankton của sự thay đổi độ sâu lớp trộn và nguồn dinh dưỡng do khí hậu trung gian tác động như được dự đoán qua các mô hình.

Hồ sơ lipid của bảy loài tảo vi sinh nhân chuẩn đơn bào eukaryote được nuôi trồng trong điều kiện kiểm soát đã được nghiên cứu với trọng tâm vào các hydrocarbon và axit béo như một phần trong hành trình tìm kiếm tảo sản xuất dầu. Các quần thể tảo màu xanh, phát triển chậm của Botryococcus braunii Kutz chứa hàm lượng lipid cao nhất là 45% dựa trên trọng lượng hữu cơ, với sự tăng lên 55% dưới điều kiện thiếu nitơ và không có ảnh hưởng của stress muối sodium chloride. Ankistrodesmus sp. Thomas, Dunaliella spp., Isochrysis sp., Nannochloris sp. Thomas, và Nitzschia sp. Chapman có hàm lượng lipid trung bình là 25% trong điều kiện đủ nitơ. Sự thiếu nitơ dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong hàm lượng lipid ở tất cả các loài nhưng không ở Dunaliella spp., loài này sản xuất hàm lượng carbohydrate cao hơn. Các lượng hydrocarbon acyclic rất thấp chỉ được phát hiện ở Botryococcus braunii Kutz và không ở các tảo khác. Các phân đoạn hydrocarbon chính trong Botryococcus braunii Kutz thiếu nitơ, Dunaliella salina Thomas, Isochrysis spp. và Nannochloris sp. Thomas là các thành phần cyclo và nhánh đa không bão hòa được xác định là các dẫn xuất isoprenoid khác nhau. Thành phần lipid phân cực của glycolipid và phospholipid của tất cả các loài được nghiên cứu khá đặc trưng cho tảo eukaryote quang hợp. Thành phần axit béo mang tính đặc trưng theo loài, với những thay đổi về lượng tương đối của các axit riêng lẻ trong các tế bào được nuôi cấy dưới các điều kiện và giai đoạn phát triển khác nhau. Tất cả các loài đều tổng hợp axit béo C14:0, C16.0, C18:1, C18:2 và C18:3; C16:4 trong Ankistrodesmus sp. Thomas; C18:4 và C22:6 trong Isochrysis sp.; C16:2, C16:3 và C20:5 trong Nannochloris sp. Thomas; C16:2, C16:3 và C20:5 trong Nitzschia sp. Chapman. Thiếu nitơ và stress muối đã kích thích sự tích lũy C18:1 trong tất cả các loài được xử lý và ở mức độ thấp hơn trong Botryococcus braunii Kutz. Việc sản xuất hydrocarbon thấp ở điều kiện phát triển tối ưu và sản xuất hydrocarbon cao ở điều kiện phát triển hạn chế không thể ủng hộ quan điểm rằng tảo vi sinh có thể được sử dụng như là những bộ chuyển đổi năng lượng sinh học cho việc sản xuất nhiên liệu lỏng, nhưng chỉ ra sự đa dạng của các sản phẩm lipid trung tính và phân cực có sẵn.

Chất nhuộm huỳnh quang Calcofluor White M2R dễ dàng liên kết với cellulose và các glucan β‐liên kết khác (Hughs và McCully 1975). Chúng tôi đã phát hiện ra rằng chất nhuộm này cũng liên kết dễ dàng với các tấm thecal của động vật đơn bào có vỏ dinoflagellate. Cấu trúc của các tấm được tiết lộ khá chi tiết ở cả mẫu sống và mẫu bảo quản ở mức độ hiển vi ánh sáng. Kỹ thuật đơn giản và nhanh chóng này sẽ rất hữu ích cho việc lập bảng và nghiên cứu các tấm theca của dinoflagellate.