Группа «Альгологическая коллекция ACSSI» отмечает свой первый юбилей

Группе «Альгологическая коллекция ACSSI» ИФХиБПП РАН 1 апреля 2022 года исполнилось 5 лет. На протяжении этого времени сотрудники группы продолжали сохранять и изучать новые для науки, редкие, сложные и интересные с таксономической точки зрения штаммы цианобактерий и микроводорослей, выделенные преимущественно из наземных экосистем России.

Эти одноклеточные организмы, принадлежащие к двум столь разным царствам (цианобактерии – прокариоты, в то время как микроводоросли относятся к эукариотам) составляют заметную часть нашей биосферы и необыкновенно разнообразны по своим физиолого-биохимическим характеристикам. Они способны аккумулировать энергию света, синтезировать полиненасыщенные жирные кислоты, столь необходимые высшим организмам, и в то же время некоторые их них являются продуцентами опасных токсинов.

«На сегодняшний день фонд Коллекции включает 397 штаммов цианобактерий, зеленых, желто-зеленых, эустигматофитовых и харофитовых микроводорослей, которые являются не только объектами фундаментальной науки, но и применяются для решения прикладных биотехнологических задач», - рассказала кандидат биологических наук, руководитель группы «Альгологическая коллекция микроорганизмов ACSSI» Анна Дисенгалиевна Темралеева.

Наиболее важные достижения за 5 лет:

1. На основе морфологического и молекулярно-генетического анализов исследовано разнообразие цианобактерий и водорослей современных солонцов, черноземов, каштановых, луговых, бурых полупустынных, серых лесных почв, а также биопленок искусственных городских субстратов и биологических почвенных корочек.
2. Впервые было изучено культивируемое разнообразие цианобактерий и микроводорослей в пахотных почвах при использовании традиционной технологии обработки и нулевой обработки (no-till) под разными сельскохозяйственными культурами (Ставропольский край). Показано, что таксономическое обилие фототрофных микроорганизмов в почвах при нулевой обработке в 1.6 раз больше, чем при традиционной.
3. Впервые из искусственно погребенных 2 тысячи лет назад. подкурганных почв выделены живые культивируемые штаммы зеленых водорослей Edaphochlorella mirabilis и Muriella terrestris, идентификация которых подтверждена с помощью морфологического и молекулярно-генетического анализов. Показано, что сохранение их жизнеспособности может быть связано с мелкими размерами и наличием в клеточной стенке спорополленина.
4. Проведены ревизии ряда таксонов зеленых микроводорослей, включая порядок Protosiphonales, клады Chlorella и Parachlorella, роды Chlorococcum и Micractinium, в том числе с использованием современных алгоритмов делимитации видов (GMYC, ABGD, PTP). В пределах исследованных таксонов были выделены диагностические признаки и дополнены морфологические диагнозы их некоторых представителей.
5. Описаны новые для науки зеленые микроводоросли (Chlorophyta) — Spongiosarcinopsis terrestris, Micractinium kostikovii и Edaphochloris andreyevii. Также описаны новые для региональных и национальной почвенных альгофлор цианобактерии Nodosilinea epilithica, зеленые микроводоросли Fasciculochloris boldii, Desmodesmus pannonicus, Bracteacoccus bullatus и B. occidentalis, Hemiflagellochloris kazakhstanica, Coleochlamys apoda и другие.
6. В качестве ДНК-баркодов протестированы молекулярно-генетические маркеры: регионы V3-V4 и V5-V6 гена 16S рРНК, полная последовательность гена 16S рРНК, спейсер 16S-23S ITS, а также гены nifH, rbcL и tufA для цианобактерий и регионы V4-V5 и V8-V9 гена 18S рРНК, полная последовательность гена 18S рРНК, спейсеры ITS1 и ITS2, а также гены rbcL и tufA для эукариотических микроводорослей. Для ампликонной метагеномики рекомендованы баркоды — регион V3-V4 16S рРНК для цианобактерий и спейсер ITS2 для эукариотических микроводорослей.
7. Показано, что более 25% штаммов Коллекции, принадлежащих зеленым водорослям порядков Chlamydomonadales (роды Chlorosarcinopsis, Desmotetra, Ettlia, Fasciculochloris, Palmellopsis) и Sphaeropleales (роды Bracteacoccus, Coelastrella, Desmodesmus, Pseudomuriella, Scotiellopsis), потенциально способны к гиперсинтезу вторичных каротиноидов и могут быть востребованы в сельском хозяйстве, аквакультуре и фармакологической промышленности.
8. В результате скрининга цианобактериальных штаммов Коллекции на наличие генов, ответственных за синтез цианотоксинов, они были выявлены у трети цианобактерий фонда, включая в основном штаммы, принадлежащие порядку Nostocales (роды Tolypothrix, Nostoc, Trichormus, Cylindrospermum, Nodularia и др.) и Synechococcales (роды Nodosilinea, Leptolyngbya, Trichocoleus, Synechoccocus и др.).
9. Предложено средство для стимуляции роста бобовых, масличных, овощных культур и угнетения сорных растений в агроценозах на основе штамма цианобактерии рода Nostoc (патент RU 2734987, 2020 г.).

Полученные результаты были поддержаны 5 грантами РФФИ и 1 РНФ. Одновременно с научными исследованиями сотрудники коллекции осуществляют методическую работу, совершенствуя методики изоляции, культивирования, очистки и хранения штаммов, обеспечивают доступ пользователей к информации о штаммах, продуктам и услугам Коллекции.

«В настоящее время группа обладает современным культурально-микроскопическим и молекулярно-генетическим комплексом оборудования, ведет исследования на общемировом научно-методическом уровне и сотрудничает с такими организациями как Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Лимнологический институт СО РАН, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма, ФИЦ «Кольский научный центр РАН» и многими другими», - отметила кандидат биологических наук, руководитель группы «Альгологическая коллекция микроорганизмов ACSSI» Анна Дисенгалиевна Темралеева.

Список наиболее значимых публикаций (2017-2022 гг.)

Temraleeva A.D., Moskalenko S.V., Bachura Yu.M. Morphology, Ecology, and 18S rDNA Phylogeny of the Green Microalgal Order Protosiphonales (Chlorophyceae, Chlorophyta) // Microbiology. 2017. Vol. 86. No. 2. pp. 159-169. https://doi.org/10.1134/S0026261717020205

Temraleeva A.D., Moskalenko S.V., El’tsov M.V., Vagapov I.M., Ovchinnikov A.Yu., Gugalinskaya L.A., Alifanov V.M., Pinskii D.L. Stability and Morphological and Molecular-Genetic Identification of Algae in Buried Soils // Eurasian Soil Science, 2017, Vol. 50, No. 8, pp. 952–960. https://doi.org/10.1134/S1064229317080129

Temraleeva A.D. Cyanobacterial Diversity in the Soils of Russian Dry Steppes and Semideserts // Microbiology. 2018. Vol. 87. No. 2. pp. 249-260. https://doi.org/10.1134/S0026261718020169

Temraleeva A.D., Moskalenko S.V., Mincheva E.V., Bukin Yu.S., Sinetova M.A. Spongiosarcinopsis gen. nov. (Chlorophyta, Chlorophyceae): a new genus of green algae from gray forest soil, Russia // Phytotaxa. 2018. V.376. N 6. p. 291-300. https://doi.org/10.11646/phytotaxa.376.6.4

Temraleeva A.D., Moskalenko S.V. Application of Morphological and Molecular Systematics for Identification of Green Microalgae of the Genus Chlorococcum and Some Closely Related Taxa // Microbiology. 2019. Vol. 88. No. 1. pp. 15-26. https://doi.org/10.1134/S0026261719010077

Krivina E.S., Temraleeva A.D. Identification Problems and Cryptic Diversity of Chlorella-Clade Microalgae (Chlorophyta) // Microbiology. 2020. Vol. 89. pp. 720–732. https://doi.org/10.1134/S0026261720060107

Krivina, E.S., Temraleeva, A.D. & Bukin, Y.S. Species Delimitation and Cryptic Diversity Analysis of Parachlorella-Сlade Microalgae (Chlorophyta). Microbiology 90, 455–469 (2021). https://doi.org/10.1134/S0026261721040081

Krivina E.S., Temraleeva A.D., Sinetova M.A. New species Micractinium kostikovii (Chlorellaceae, Trebouxiophyceae) from Russia // Phycological Research. 2021. https://doi.org/10.1111/pre.12469

Temraleeva A.D., Krivina E.S., Boldina O.N. Edaphochloris gen. nov.: a new genus of soil green algae (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) with simple morphology // Plant Systematics and Evolution. 2022. 308 (4). https://doi.org/10.1007/s00606-021-01795-8

Redkina V.V., Temraleeva A.D., Portnaya E.A., Shalygina R.R. Morphology and Phylogeny of the Microalga Coleochlamys apoda (Microthamniales, Chlorophyta) // Microbiology 91, N 1. 45–55 (2022). https://doi.org/10.1134/S0026261722010118

В коллаже использованы изображения видов, представленных в коллекции:

1. Trichormus variabilis ACSSI 154
2. Cylindrospermum sp. ACSSI 041
3. Bracteacoccus grandis ACSSI 242
4. Klebsormidium flaccidum ACSSI 009
5. Neocystis sp. ACSSI 396
6. Edaphochloris andreyevii ACSSI 144
7. Vischeria magna ACSSI 081
8. колонии цианобактерии рода Nostoc
9. Nostoc sphaeroides ACSSI 150
10. Hassallia cf. pseudoramosissima ACSSI 158

Подробнее о коллекции можно узнать на сайте http://acssi.org/