Ekologia i zmienność morfologiczno-molekularna taksonów z rodzaju Ulva (Ulvaceae, Chlorophyta) w ekosystemach słodkowodnych Polski
Loading...
Date
2014-04-15
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Ecology and morphological-molecular diversity of taxons from Ulva genera (Ulvaceae, Chlorophyta) in freshwater ecosystems of Poland.
Abstract
W ekosystemach śródlądowych Polski od połowy XIX wieku obserwowano występowanie makroglonów reprezentujących kosmopolityczny rodzaj Ulva (Ulvaceae, Chlorophyta). Taksony z tego rodzaju pojawiały się najczęściej efemerycznie i często tworzyły „zakwity”. Występowanie gatunków Ulva w źródliskach, torfiankach i w wodach solnisk śródlądowych tłumaczono wysokim zasoleniem wód tego typu układów. Jednakże notowano również plechy Ulva w jeziorach, rzekach i strumieniach, których wody nie były zasilane wodami silnie zmineralizowanymi na drodze naturalnej czy antropogenicznej. W pracy podjęto badania nad zróżnicowaniem molekularnym, morfometrycznym i ekologicznym taksonów Ulva, których występowanie odnotowano w ekosystemach śródlądowych Polski. Badano taksony, które rozwijały się wyłącznie w ekosystemach niezwiązanych z wodami Morza Bałtyckiego. Scharakteryzowano 129 stanowisk współczesnych i historycznych dla Ulva w wodach śródlądowych. Charakterystykę morfometryczną wykonano na próbkach plech, zebranych z 39 stanowisk. Uzyskano 21 pełnych sekwencji nukleotydowych regionu ITS i genu rbcL. Materiał porównawczy stanowiły holotypy U. flexuosa i plechy taksonów Ulva, które pochodziły z XIX i XX-wiecznych herbariów (16 próbek). Wykorzystano mikroskopię konfokalną, skaningową i transmisyjną do opisu zróżnicowania morfologicznego i anatomicznego komórek i plech. Oceniono również potencjał akumulacyjny U. flexuosa subsp. pilifera w stosunku do wybranych metali lekkich. Ze zbioru wszystkich stanowisk wyróżniono dwie grupy Ulva: pierwszą, zasiedlającą siedliska o wysokim zasoleniu wód i drugą występującą w wodach słodkich lub słabo zasolonych. Dwie wyróżnione grupy reprezentują dwa odrębne taksony: pospolity takson U. flexuosa subsp. pilifera, który jest bardzo częsty w wodach słodkich, ale rozwija się również dobrze w wodach słabo zasolonych. Drugi takson U. flexuosa subsp. paradoxa; który jest wyraźnie halofilny i nie stwierdzono jego występowania w wodach słodkich (zasolenie < 5‰). Odmienność powyższych taksonów poparto danymi molekularnymi. Na podstawie analizy łączącej cechy morfologiczne
i sekwencje nukleotydowe, wykazano małe zróżnicowanie w obrębie obu badanych taksonów. Przeprowadzone badania dostarczają szczegółowego opisu zakresu plastyczności fenotypowej
i charakterystyki siedlisk śródlądowych populacji Ulva. W pracy wskazano nisze siedliskowe,w których badane taksony mogą potencjalnie występować i osiągać optimum dla rozwoju oraz dowiedziono hiperakumulacji manganu i cynku prowadzonej przez U. flexuosa subsp. pilifera.
The macroalgae representing a cosmopolitan Ulva genus (Ulvaceae, Chlorophyta) have been found in Polish inland water ecosystems since the middle of the 1800's. The taxons of this genera used to appear mostly as ephemera, often to form "green tides". The presence of Ulva genus in the waters of river source areas, anthropogenic peat-pits and inland salt pans was explained by high salinity of water in such systems. Even so, Ulva thalli were noticed in lakes, rivers, and streams having no supply from strongly mineralised feeds, either in natural or anthropogenic mode. The present study describes the research into molecular, morphometric, and ecological diversification of Ulva taxons, which occurrence was noticed in Polish inland water ecosystems. The research works concern the taxons developing exclusively in such ecosystems which have no communication with the Baltic Sea waters. 128 present and historical sites for Ulva in the inland waters have been described. Morphometric characteristics were conducted using thalli samples collected from 39 locations, in the territory of Poland. Complete 21 nucleotide sequences of ITS region and rbcL gene sequences were obtained. U. flexuosa holotypes and Ulva taxon thalli which originated from herbaria dating back to the 1800's and 1900's (16 samples) constituted the comparative material. The research works employed confocal, scanning, and transmission microscopy for the purpose of description of morphological and anatomic diversity of cells and thalli. Furthermore, the evaluation concerned the accumulative potential of U. flexuosa subsp. pilifera compared with selected light metals. From among all the sites, two Ulva groups were selected as follows: the first one used to settle in the habitats featuring high salinity levels; the second one occurs in fresh or slightly saline waters. The two groups represent two separate taxons: the first one is a common U. flexuosa subsp. pilifera taxon which is regularly met in fresh waters yet develops equally well in slightly saline waters, and the second is U. flexuosa subsp. paradoxa, an apparently halophyle taxon which is not found in fresh waters (salinity < 5 ‰). The differences between the above mentioned taxons were evidenced by means of molecular data. On the basis of the analysis combining morphological features with nucleotide sequences small diversity within the two inland taxons was demonstrated. The made research offers detailed description of phenotype characteristics of Ulva inland population habitats. The study indicates the niches where such populations are likely to occur and achieve the optimum development conditions, as well as proves that U. flexuosa subsp. pilifera is responsible for manganese and zinc hyperaccumulation.
The macroalgae representing a cosmopolitan Ulva genus (Ulvaceae, Chlorophyta) have been found in Polish inland water ecosystems since the middle of the 1800's. The taxons of this genera used to appear mostly as ephemera, often to form "green tides". The presence of Ulva genus in the waters of river source areas, anthropogenic peat-pits and inland salt pans was explained by high salinity of water in such systems. Even so, Ulva thalli were noticed in lakes, rivers, and streams having no supply from strongly mineralised feeds, either in natural or anthropogenic mode. The present study describes the research into molecular, morphometric, and ecological diversification of Ulva taxons, which occurrence was noticed in Polish inland water ecosystems. The research works concern the taxons developing exclusively in such ecosystems which have no communication with the Baltic Sea waters. 128 present and historical sites for Ulva in the inland waters have been described. Morphometric characteristics were conducted using thalli samples collected from 39 locations, in the territory of Poland. Complete 21 nucleotide sequences of ITS region and rbcL gene sequences were obtained. U. flexuosa holotypes and Ulva taxon thalli which originated from herbaria dating back to the 1800's and 1900's (16 samples) constituted the comparative material. The research works employed confocal, scanning, and transmission microscopy for the purpose of description of morphological and anatomic diversity of cells and thalli. Furthermore, the evaluation concerned the accumulative potential of U. flexuosa subsp. pilifera compared with selected light metals. From among all the sites, two Ulva groups were selected as follows: the first one used to settle in the habitats featuring high salinity levels; the second one occurs in fresh or slightly saline waters. The two groups represent two separate taxons: the first one is a common U. flexuosa subsp. pilifera taxon which is regularly met in fresh waters yet develops equally well in slightly saline waters, and the second is U. flexuosa subsp. paradoxa, an apparently halophyle taxon which is not found in fresh waters (salinity < 5 ‰). The differences between the above mentioned taxons were evidenced by means of molecular data. On the basis of the analysis combining morphological features with nucleotide sequences small diversity within the two inland taxons was demonstrated. The made research offers detailed description of phenotype characteristics of Ulva inland population habitats. The study indicates the niches where such populations are likely to occur and achieve the optimum development conditions, as well as proves that U. flexuosa subsp. pilifera is responsible for manganese and zinc hyperaccumulation.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Keywords
Chlorophyta, Ulva, Enteromorpha, Makroglony, Macroalgae, Ekologia, Ecology