Βιοενεργητική μελέτη της ακραιοφιλικής συμπεριφοράς του χλωροφύκους Trebouxia crenulata στα πλαίσια συμβίωσής του με μεθυλοβακτήριο

 
Το τεκμήριο παρέχεται από τον φορέα :

Αποθετήριο :
E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο




2018 (EL)

Bioenergetic study of the extremophilic behavior of the green alga Trebouxia crenulata in symbiosis with a methylobacterium
Βιοενεργητική μελέτη της ακραιοφιλικής συμπεριφοράς του χλωροφύκους Trebouxia crenulata στα πλαίσια συμβίωσής του με μεθυλοβακτήριο

Τύμπα Λύδα-Ελένη Λ.

Κοτζαμπάσης, Κυριάκος
Φλεμετάκης, Εμμανούηλ
Πυρίντζος, Στέργιος

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας μελετήθηκε η ακραιοφιλική συμπεριφορά του μονοκύτταρου χλωροφύκους Trebouxia crenulata, που αποτελεί τον φωτοβιώτη των λειχήνων του είδους Ramalina capitata. Το απομονωμένο από τον λειχήνα χλωροφύκος, παρουσίασε μια απρόσμενη αλληλεπίδραση με χαρακτηριστικά συμβιωτικής σχέσης αμοιβαιότητας με ένα βακτήριο δυνητικά φωτοσυνθετικό, όπως φάνηκε από τον φασματικό χαρακτηρισμό των χρωστικών του. Οι πληθυσμοί χλωροφύκους και βακτηρίου συνυπήρχαν χωρίς η κυριαρχία του ενός να καταπονεί ή να εκμηδενίζει τον άλλο, ενώ η παρουσία του βακτηρίου παρατηρήθηκε να επιταχύνει τον κατά κανόνα χαμηλό ρυθμό ανάπτυξης του χλωροφύκους. Διερευνήθηκε η απόκριση τόσο του συμβιωτικού σχήματος, όσο και του κάθε μικροοργανισμού ξεχωριστά, στην έκθεσή τους σε υψηλή αλατότητα και επιχειρήθηκε να εξακριβωθεί εάν η αλληλεπίδρασή τους έχει θετικό ή αρνητικό αντίκτυπο στην ανθεκτικότητα του χλωροφύκους. Το συμβιωτικό σχήμα επέδειξε αξιοσημείωτη ανθεκτικότητα σε αλατότητα έως 50‰, καθώς μετά από 66 ώρες επώασης ο φωτοσυνθετικός μηχανισμός του χλωρφύκους δεν έδειξε σαφή ίχνη καταπόνησης και το βακτήριο αναπτύχθηκε κανονικά σε στερεές καλλιέργειες. Η ακραία χαμηλή θερμοκρασία (- 196 oC/ 77K) και πλήρης αφυδάτωση είχε το ίδιο αποτέλεσμα, καταδεικνύοντας ένα παρόμοιο εύρος ανθεκτικότητας των δύο αλληλεπιδρώντων μικροοργανισμών. Ο μοριακος χαρακτηρισμός του βακτηρίου βάσει της αλληλούχισης τμήματος της 16S rRNA περιοχής του, έδειξε ότι ανήκει στο γένος Methylobacterium, ενώ η αλληλούχιση ειδικής για το είδος περιοχής του γονιδίου rpoΒ του μεθυλοβακτηρίου, έδειξε μεγάλη ομοιότητα (94%) του στελέχους με το Methylobacterium populi. Πρόκειται για ένα είδος με ικανότητα προώθησης της φυτικής ανάπτυξης μέσω παραγωγής αυξίνης (ΙΑΑ) και αποτοξικοποίησης του περιβάλλοντός του. Η επανάληψη των παραπάνω πειραμάτων σε αξενικές καλλιέργειες χλωροφύκους T. crenulata (μετά τον επιτυχή διαχωρισμό του από το μεθυλοβακτήριο), ανέδειξε την αδυναμία του να ανταπεξέλθει στην καταπόνηση εξίσου καλά με το συμβιωτικό σχήμα. Τα παραπάνω αποτελέσματα καταδεικνύουν μια σαφώς θετική αλληλεπίδραση του μεθυλοβακτηρίου με το χλωροφύκος T. crenulata ως προς την ακραιοφιλική συμπεριφορά. Τόσο το συμβιωτικό σχήμα, όσο και η αξενική καλλιέργεια του χλωροφύκους αδυνατούν να παράγουν υδρογόνο (Η2) σε ανοξικές συνθήκες. Αυτό συμφωνεί με προηγούμενα δεδομένα του εργαστηρίου σύμφωνα με τα οποία λειχήνες του γένους Ramalina που εξετάστηκαν για την ικανότητα παραγωγής υδρογόνου, ήταν οι μοναδικοί που παρουσίασαν μηδενική ή πολύ περιορισμένη παραγωγή. Για να προταθεί στο μέλλον ένας σαφής μηχανισμός της συμβιωτικού τύπου αλληλεπίδρασης των δύο μικροοργανισμών, αλλά και να διαλευκανθεί η πιθανότητα συνύπαρξής τους και στο μικρο-οικοσύστημα του λειχήνα, απαιτείται περεταίρω ενδελεχής μελέτη, τόσο σε μοριακό, όσο και σε βιοχημικό επίπεδο. (EL)
This work focuses on the extremophilic behavior of the unicellular green alga Trebouxia crenulata, which is the photobiont of Ramalina capitata lichen species. The algal strain that was isolated from the lichen thallus, showed an unexpected mutualistic interaction with a potentially photosynthetic bacterial strain, as derived from the spectral characterization of its pigments. The populations of the two interacting microorganisms coexisted and although each population outnumbered the other under different circumstances, both of them remained viable and robust. A rise in the bacterial population was able to accelerate the otherwise low growth rate of the algae. In order to elucidate whether the observed interaction affects the extremotolerance of the algae in a positive or negative fashion, we comparatively investigated the response of this mutualistic scheme to extreme salinity, low temperature and dessication, in contrast to the response of each partner separately. Interestingly, the mutualistic scheme exhibited remarkable tolerance to salinity up to 50‰, since, after 66 hours of incubation in the respective medium, the photosynthetic apparatus of the algae remained completely functional, while the bacteria showed normal growth on petri dishes. Extreme low temperature (-196 oC/ 77K) and dessication had the same effect on both microorganisms, indicating compatibility in their extremotolerance ranges. The bacterial strain belongs to the genus Methylobacterium, according to its 16S rRNA sequenced region, while its species specific rpoΒ region sequence shows 94% similarity with the respective region of Methylobacterium populi. This particular species has been described to promote plant growth through producing IAA and detoxifying its environment. In the repetition of the above abiotic stress experiments on axenic cultures of T. crenulata (after successfully isolating the strain), the algae failed to cope with the extreme conditions adequately to the mutualistic scheme. As is evident from the overall results, the studied bacterial-algal interaction has a positive impact on the extremotolerance of T. crenulata. Moreover, the mutualistic scheme as well as the axenic algal culture failed to produce hydrogen (H2) in anaerobic conditions. This is in accordance with previous results from our lab, which indicate that lichen species of the genus Ramalina tested for hydrogen production, were the only ones that failed to exhibit considerable amounts of hydrogen. In order to propose a specific mechanism of the above mutualism, in addition to elucidating the possibility of the two microorganisms coexisting in lichen microecosystems, thorough molecular and biochemical analysis is to be performed. (EN)

text
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Extremotolerance
Ακραιοφιλία


Ελληνική γλώσσα

2018-11-23


Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Βιολογίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης




*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.