Univerzita Palackého v Olomouci Přírodovědecká fakulta Katedra botaniky

Transkript

1 Univerzita Palackého v Olomouci Přírodovědecká fakulta Katedra botaniky MORFOLOGICKÁ VARIABILITA VYBRANÝCH KMENŮ SUBTROPICKÝCH SINIC Bakalářská práce Petra Tabáková Studijní program: Biologie Studijní obor: Biologie - Geologie a ochrana životního prostředí pro vzdělávání Forma studia: Prezenční Olomouc 2016 Vedoucí práce: Mgr. Petr Dvořák, Ph.D.

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Morfologická variabilita vybraných kmenů subtropických sinic vypracovávala samostatně, pod vedením vedoucího práce Mgr. Petra Dvořáka, Ph.D., s použitím bibliografických a elektronických zdrojů uvedených v práci. V Olomouci dne...

3 PODĚKOVÁNÍ Mé poděkování patří především Mgr. Petrovi Dvořákovi, Ph.D. za jeho čas, trpělivost, odborné vedení a cenné rady, které mi věnoval při našich osobních setkáních. Ráda bych poděkovala Doc. Petru Hašlerovi, Ph.D. za jeho podněty a zapůjčení studijní literatury a také Mgr. Evě Jahodářové za vstřícný přístup a pomoc v laboratoři. Děkuji Mgr. Petře Pitelkové, Ph.D. za vyizolování sinicových kultur. Rovněž děkuji své rodině a Simonovi Hikelovi za poskytnutí skvělého zázemí.

4 BIBLIOGRAFICKÁ IDENTIFIKACE Jméno a příjmení autora: Petra Tabáková Název práce: Morfologická variabilita vybraných kmenů subtropických sinic Typ práce: bakalářská Pracoviště: Katedra botaniky Vedoucí práce: Mgr. Petr Dvořák, Ph.D. Rok obhajoby: 2016 ABSTRAKT V posledních desetiletích výzkum sinic velmi pokročil. Vědci se soustřeďují nejen na oblasti mírného a polárního podnebného pásu ale i na ty subtropické až tropické, které jsou taxonomicky velmi málo prozkoumané. Tato práce se zabývá morfologickou determinací cyanobakterií pocházejících z poloostrova Florida. Vyizolovalo se celkem 12 kmenových kultur. Podle morfologické analýzy jsem identifikovala rody Microcoleus, Porphyrosiphon, Pseudophormidium, Oscillatoria a Lyngbya. Tři kmeny byly identifikovány jako druh Microcoleus autumnalis/vaginatus a další čtyři kmeny jako Phormidium taylorii. Dále jsem identifikovala druh Phormidium animale a Lyngbya hollerbachii. V jezeře Okeechobee se poprvé prokázala přítomnost druhu Phormidium taylorii a Lyngbya hollerbachii. Druh Phormidium animale byl nově popsán na území poloostrova Florida. Přítomnost druhu Microcoleus vaginatus se potvrdila. Klíčová slova: sinice, taxonomie, morfologie, tropické sinice, Florida Počet stran: 45 Počet příloh: 5 Jazyk: čeština

5 BIBLIOGRAPHIC IDENTIFICATION First name and surname of the author: Petra Tabáková Name of the thesis: A morphological variability of selected sub-tropical cyanobacterial strains Type of thesis: bachelor Workplace: Botany department Thesis supervisor: Mgr. Petr Dvořák, Ph.D. Year of defence: 2016 ABSTRACT In the last decades, the research of cyanobacteria has undergone a great progress. Scientists are not focused only on regions of temperate and polar zones, but also on subtropic and tropic regions, which are not taxonomically examined that much. This thesis is focused on morphological identification of cyanobacteria native to Florida peninsula. Altogether 12 of the strain cultures were isolated. Using morphological analysis, I identified Microcoleus, Porphyrosiphon, Pseudophormidium, Oscillatoria and Lyngbya genuses. Three strains were identified as Microcoleus autumnalis/vaginatus species and another four as Phormidium taylorii species. Moreover, I identified Phormidium animale and Lyngbya hollerbachii species. In the Okeechobee lake, the presence of Phormidium taylorii and Lyngbya hollerbachii species was confirmed for the first time. Phormidium animale species was newly characterized on territory of Florida peninsula. The presence of Microcoleus vaginatus species was confirmed. Keywords: cyanobacteria, taxonomy, morphology, tropical cyanobacteria, Florida Number of pages: 45 Number of appendices: 5 Language: Czech

6 Obsah ÚVOD Obecná charakteristika sinic Stavba buněk Rozmnožování Ekologie a výskyt Interakce s jinými organismy Význam Morfologie sinic Ultrastruktura Tropické a subtropické sinice Taxonomie sinic Charakteristika vybraných rodů sinic Výskyt druhů sinic na Floridě CÍLE PRÁCE MATERIÁL A METODY Charakteristika poloostrova Florida Klimatologie Geologie Přírodní poměry a biota Lokality Národní park Everglades Jezero Okeechobee Sběr materiálu Kultivace Mikroskopování a determinace VÝSLEDKY Morfologická charakteristika vyizolovaných kmenů DISKUZE ZÁVĚR SEZNAM LITERATURY SEZNAM PŘÍLOH... 40

7 ÚVOD 1. Obecná charakteristika sinic Sinice (Cyanobacteria, Cyanophyta) jsou organismy prokaryotické, tudíž neobsahují žádné organely buněčného typu ani buněčné jádro na rozdíl od eukaryot. Tyto mikroskopické organismy mají autotrofní způsob výživy, řadí se do primárních producentů. Sinice jsou pravděpodobně jedni z nejstarších organismů v historii Země. Vznikly asi před 3,5 miliardami let a byly pravděpodobně první organismy na světě, které produkovaly kyslík (Awramik 1992). Přesný počet taxonů sinic není dodnes jasný. Studie na základě matematického modelování předpovídá asi 6280 druhů (Nabout et al. 2013) na celém světě. Sinice jsou skupinou gramnegativních eubakterií, které jsou schopné oxygenní fotosyntézy (Garrity et al. 2001). 1.1 Stavba buněk Buněčná stěna je vícevrstvá a velmi pevná, je složena z peptidoglykanu. Jednobuněčné tělo sinic obsahuje protoplast, někdy označovaný jako archiplast, který se dělí na chromatoplazmu a centroplasmu (Novák 1969). Chromatoplazma obsahuje thylakoidy a asimilační barviva. Centroplazma, neboli nukleoplazma, je charakteristická přítomností DNA a ribozomy. Sinice obsahují barviva, zejména fykoerythrin, fykocyanin a allofykocyanin nacházející se ve fykobiliproteinech a ty v fykobilizomech. Fykobilizomy jsou tedy bílkovinné struktury nacházející se na vnější straně membrány plochých váčků označovaných thylakoidy (Kalina & Váňa 2005). Barviva v fykobilizomech jsou zodpovědné za sběr a přenos světelné energie dál do buňky. Uvnitř membrány thylakoidů se nacházejí všechny druhy chlorofylů (Kalina & Váňa 2005) a to konktrétně: chlorofyl a chlorofyl b (Prochloron) chlorofyl c (Prochlorococcus) chlorofyl d (Acarychloris marina). Dalšími velmi významnými fotosyntetickými pigmenty jsou xantofyly a karoteny. Všechny uvedené fotosyntetické pigmenty jsou zcela zásadní pro úspěšný průběh fotosyntézy. Jejich poměr v buňce má vliv na zbarvení buňky v rozmezí modrozelené až 7

8 po hnědou barvu. Vnější vrstva buněčné stěny může být znečištěná díky působení železa a jiných sloučenin do slámové až nahnědlé barvy, jako například u sinice rodu Scytonema nebo Gloeocapsa (Bellinger & Sigee 2010). 1.2 Rozmnožování Rozmnožování probíhá vždy nepohlavním způsobem a to buď přímým dělením, hormogoniemi nebo exosporami a endosporami (Novák 1969). Prvním krokem započínající dělení buněk je vytvoření příčné přehrádky. Ta vzniká na okraji buňky a postupně pokračuje do jejího centra. Výsledkem dělení mateřské buňky jsou dvě buňky dceřiné. Hormogonie jsou pohyblivé buňky. Díky seskupení hormogonií vznikají kolonie např. rod Rivularia, zatímco u rodu Nostoc se kolonie vytváří z jediného hormogonia (Whitton & Potts 2002). Dalším typem rozmnožování nepohlavním způsobem je tvorba exospor, například u rodu Chamaesiphon (Kalina & Váňa 2005). Je to proces, kdy dochází k uvolňování tělísek kulovitého tvaru ven do prostoru. Endospory, neboli beocyty, jsou buňky velmi malých rozměrů. Geneze beocytů probíhá ve chvíli, kdy se mateřská buňka mnohonásobně dělí. Toto rozmnožování je typické například pro sinici rodu Chroococidiopsis (Kalina & Váňa 2005). 1.3 Ekologie a výskyt Asi nejlépe se zachovaly mikrofosílie sinic, které se vyskytovaly v období kolem 2 až 0,9 miliard let (Kalina & Váňa 2005). Geologicky velmi staré se dnes považují stromatolity. Jsou to útvary vznikající postupným laminací sinic, ve kterých se vysrážel uhličitan vápenatý. Nejznámější recentní i fosilní stromatolity se nacházejí v Shark Bay na západě Austrálie (Schopf 1994). Mnohdy se vyskytují i v prostředí s vysoce extrémními podmínkami. Vlivem extrémních podmínek se sinice v průběhu evoluce dokázaly specializovat a přizpůsobit. Díky schopnosti fixovat dusík ze vzduchu dokáží některé druhy sinic přežít i v místech naprosto nevhodných pro život. V přežívání v takovýchto podmínkách sinice nemají konkurenci. Od doby jejich vzniku, se sinice stihly celosvětově rozšířit. Těmto organismům se daří ve vodním i terestrickém prostředí. 8

9 a) Vodní prostředí Vodní prostředí rozlišujeme na mořské a sladkovodní. Sladkovodní se dále dělí na vody stojaté a vody tekoucí. Mezi stojaté vody se řadí jezera a mokřady a mezi tekoucí vody se zahrnují toky a řeky (Bellinger & Sigee 2010). Sinice jsou organismy zodpovědné za vytváření vodního květu. Vodní květy jsou makroskopické a masivní porosty fytoplanktonu, zbarvené nejčastěji do zelené nebo červené barvy (Hindák 2008). Kolonie sinic se přemnožily zejména díky lidské činnosti. Postupné stoupání hladiny koncentrace fosforu zapříčiňuje rozšíření vodního květu v teplotně příznivých ročních obdobích. Díky aerotopům se sinice udrží na hladině. b) Terestrické prostředí Zde se řadí všechny sinice žijící mimo vodní prostředí. Sinice jsou často první organismy, které kolonizují půdu a holé plochy skal (Chorus & Bartram 1999). Důležité jsou faktory jako voda, světlo a ph. V případě půdní forem hraje významnou roli přítomnost pochev a slizové vrstva. Díky její přítomnosti dochází ke zlepšení celkové půdní struktury (Whitton & Potts 2002). Slizová vrstva může být hustá, členěná nebo nečleněná (Bellinger & Sigee 2010). Velmi vzácně se sinice objevují na ledu, sněhu a ve velmi kyselém prostředí (Hindák 2008). Sinice se často vyskytují na různých organismech zahrnující například houby, mechorosty, kapraďorosty, nahosemenné a krytosemenné rostliny (Rai et al. 2000). 1.4 Interakce s jinými organismy Vzájemné působení sinic a jiných organismů je různé. Sinice žijí často v symbióze s mnoha zástupci rostlinné i živočišné říše. U rostlin je typickým příkladem symbióza mezi kapradinou rodu Azolla a sinicí rodu Anabaena. Sinice vstupuje do speciální dutiny nacházející se v listech kapradiny. Poté, co je dutina kolonizována sinicí se uzavře. Buňky sinice se již nedostanou dovnitř ani ven z dutiny dospělého listu kapradiny a započne tvorba heterocytů (Hill 1977). V těchto specializovaných buňkách dochází ke spojení dusíku s vodíkem a tím k syntéze amonných iontů. V tuto chvíli je dusík přístupný kapradině, která ho může využívat pro svůj prospěch (Wagner 1997). 9

10 Sinice mohou žít v symbióze i s živočichy. Například sinice Acaryochloris marina. Izolovaná je z mořského prostředí a produkuje chlorofyl d, který je její primární fotosyntetický pigment (Marquardt et al. 1997). V oblasti Palauských ostrovů, nacházející se severně od Austrálie, byla tato sinice poprvé izolovaná z těl tropických sumek Lissoclinum patella (Swingley et al. 2008). Pro kolonie korálů Montastraea cavernosa, vyskytující se v Karibském moři, je charakteristická symbióza se sinicemi obsahující fykoerytrin, který je zdrojem oranžovo-červené fluorescence (Lesser et al. 2004). 1.5 Význam Sinice mají univerzální využití. Používají se jako biofertilizátory, zdroje potravy a energie nebo také v medicíně. Tyto organismy jsou zdrojem toxických sekundárních metabolitů, které se řadí do pěti skupin jako cytotoxiny, neurotoxiny, dermatotoxiny, hepatotoxiny a toxiny s dráždivým potenciálem v souladu s jejich biologickými účinky (Codd at al. 2005, Wiegand & Pflugmacher 2005). Některé metabolity mají své využití v protirakovinných výzkumech nebo jako alelochemikálie (Rastogi 2009). Například nově objevený subtropický a tropický rod Okeania má díky sekundárním metabolitům ekologický i biomedicínský význam (Engene et al. 2013). Rody sinic jako Anabaena, Nostoc nebo Spirulina (Arthrospira) jsou považovány jako zdravý zdroj potravy. Tyto organismy jsou v jídelníčku mnoha zemí jako Chile, Filipíny nebo Mexiko. Významná je jejich nutriční hodnota a dobrá stravitelnost. Proto jsou často budována kultivační zařízení, kde se sinice ve velkém pěstují. Arthrospira platensis se využívá hlavně jako doplněk stravy. Obsahuje více než 60 procent proteinů a dalších látek. Sinice Nostoc commune je bohatá na bílkoviny a důležitá v lidské stravě (Abed et al. 2009). V roce 2014 představili vědci z Japonska výsledky své studie na mezinárodní konferenci Environmental Systems. Sinice Nostoc commune byla nalezena v radioizotopy zamořené půdě, kde probíhal výzkum po neštěstí havárie jaderné elektrárny Fukušima v roce 2011, v Japonsku. Prokázalo se, že tato sinice je schopná pohlcovat radioizotopy dekontaminovat tak prostředí zasažené havárií (Katoh et al. 2014). 2. Morfologie sinic Buňky sinic tvoří stélku sinice, díky ní jsou schopny žít jako jednobuněčné nebo vláknité organismy. Sinice se mohou vyskytovat samostatně jako individua nebo v 10

11 koloniích. Jednobuněčné sinice jsou charakteristické velmi podobným tvarem buněk. Pro Nostocales je typické vlákno tvořené jak vegetativními buňkami, tak heterocyty či akinetami (Kalina & Váňa 2005). Sinice jsou organismy schopné vytvářet různé typy buněk. Typické jsou i některé specializované struktury. VEGETATIVNÍ BUŇKY - Buňky mají různý tvar. U jednobuněčných zástupců sinic jsou většinou kulovitého tvaru, zatímco u vláknitých sinic je tvar vegetativních buněk spíše válcovitého až diskovitého tvaru (Frey & Engler 2015). Buněčná stěna si skládá z peptidoglykanové vrstvy. NEKROTICKÉ BUŇKY - Jsou speciální buňky vláknitých sinic. Nekrotická buňka postupně ztrácí buněčný obsah a celá se smršťuje. Nakonec se oddělí od sousedních buněk, což vede k lámání vlákna a vytvoření pohyblivých hormogonií nebo nepohyblivých filament. Hormogonie slouží k rozmnožování sinic. AEROTOPY - Tvar je válcovitý a v buňce se jich nachází velké množství. Rozměry aerotopů jsou obvykle nm na šířku a až 1000 nm na délku (Kalina & Váňa 2005). Jejich hlavní funkcí je nadlehčování sinic díky plynům, které obsahuje. Tyto plyny jsou rozpustné ve vodě a do aerotopů se dopravují přes glykoproteinovou membránu. Nacházejí se například u sinice rodu Aphanizomenon (Kalina & Váňa 2005). AKINETY - Jedna z nejdůležitějších funkcí akinet je přečkání nepříznivých podmínek (Livingstone & Jaworski 2007, Frey & Engler 2015). Tyto specializované struktury vznikly z vegetativních buněk a dokáží ustát velké vysušení, přezimování nebo například tlak střev živočišného trávicího traktu. Obvykle tak zajišťují přežití jedince. Akinety jsou mnohem větší než klasické vegetativní buňky (Bellinger & Sigee 2010). HETEROCYTY Vznikají z vegetativních buněk. Jejich rozměry jsou obvykle větší než rozměry samotných vegetativních buněk. Buňky heterocytů mají tlustou stěnu a jsou propojené s okolím díky mikroskopických kanálů, mikroplasmodesmat. Heterocyty dokáží fixovat dusík díky enzymu nitrogenáza (Hindák 2008). Přítomny jsou u sinic řádu 11

12 Stigonematales a Nostocales, u kterých se objevuje mimo jiné i větvení vláken (Kalina & Váňa 2005). 2.1 Ultrastruktura Dnešní pokročilá doba si vyžaduje i moderní postupy ve studiu sinic. Informace získané díky molekulárních, ekologických a ultrastrukturních dat hrají významnou roli při výzkumu těchto organismů (Komárek & Anagnostidis 2005). Počátek ultrastrukturních analýz transmisní elektronovou mikroskopií (TEM) byl kolem roku 1960 (Ris & Singh 1961, Gonzalez-Esquer et al. 2016). V posledních několika letech proběhly velké pokroky v oblasti výzkumu ultrastruktury. Buněčné struktury jsou zkoumány detailněji. Sinice rodu Oscillatoria jsou vláknité, přičemž vlákna se vytvářejí z řady vzájemně spojených buněk. Jako rozlišovací znak mezi jednotlivými taxony slouží tvar buněk, přítomnost či nepřítomnost slizové pochvy nebo různých typů inkluzí uvnitř každé buňky. Terminální buňky jsou zaoblené, zašpičatělé, zahnuté, zvětšené, kónické a jiné (Komárek & Anagnostidis 2005). Na koncích terminálních buněk se může objevovat kalyptra, jejíž vznik je úzce spojen s tvorbou nekrotických buněk. Pro vyřešení některých taxonomických otázek je důležitý výzkum kultivačních izolátů, které poskytují podstatné výsledky a prostor pro případné opravy v této oblasti (Fjerdingstad et al. 1976). Při determinaci taxonů je zásadní pohlížet na populace sinic se zcela vyvinutými vlákny. Velmi důležitými faktory ovlivňující morfologii buněk jsou kvalita a variabilita přírodních podmínek. Tvar jednotlivých buněk je kulovitý, válcovitý, kratší nebo delší než širší a jiné. Uvnitř protoplastu se obvykle nachází DNA, ribozomy, fykobilizomy a thylakoidy. Ty méně běžné jsou grana nebo aerotopy. Tylakoidy jsou struktury, které mají rozdílné uspořádání u různých taxonů. Nepravidelné uspořádání thylakoidů má čeleď Oscillatoriaceae. U čeledi Schizotrichaceae a Pseudanabaenaceae jsou tylakoidy uspořádané po obvodu buněk. Radiální uspořádání tylakoidů je známo u čeledi Phormidiaceae a Borziaceae. Čeledi Gomontiellaceae mají tylakoidy kolmé, podélné až nepravidelné. Grana tvoří další velmi důležitý znak. Karotenoidové, cyanoficinové a polyfosfátové grana se nacházejí v protoplastu buněk. Mohou barevná i bezbarvá. Tvar gran je proměnlivý. Granulace je považovaná jako jeden z nejlepších determinačních znaků u druhů v řádu Oscillatoriales. Největší rozdíly jsou zejména v jejich počtu a rozmístění a nepředstavují nic jiného než uložené metabolity. Aerotopy jsou tvarově i barvou různorodé. Rozmístění aerotopů v buňce je nepravidelné, jako například u rodu Planktothrix, zatímco rod Pseudoanabaena má charakteristické rozmístění aerotopů (Komárek & Anagnostidis 2005). Existují dvě 12

13 skupiny, do kterých rozdělujeme sinice podle toho, jestli obsahují aerotopy (Walsby 1972). První skupinu tvoří zástupci řádu Nostocales. V této skupině se aerotopy nacházejí ve speciálních buňkách (hormogonie, heterocyty) nebo jen určitých fázích životního cyklu. Druhou skupinu tvoří planktonní sinice, zejména rody Oscillatoria, Trichodesmium, Arthrospira a Aphanizomenon. 3. Tropické a subtropické sinice V tropických a subtropických oblastech světa nejsou sinice intenzivně zkoumány. Často zde panují velmi extrémní podmínky dané zejména teplotou klima a geografickou polohou výskytu sinic. V marinním i sladkovodním prostředí se tvoří vodní květ i několikrát za rok a to vlivem relativně stálé teplotě a intenzivnímu světelnému záření (Whitton & Potts 2002). Sinice se vyskytují i v prostředí tropických deštných lesů. Studie v jihovýchodní Asii, konkrétně v oblasti deštného pralesa na západě ostrova Jáva, ukázala, že se sinice rostou v hojném počtu především na otevřených nezastíněných habitatech s vysokou intenzitou světla (Neustupa & Škaloud 2008). K prostředím, kde se zaručeně sinice vyskytují, jsou moře a oceány. Zejména v litorálních oblastech tropů a subtropů bohatých na písek a bahno. V příbřežních zónách často dominují taxony jako Lyngbya, Microcoleus, Phormidium (Hoffman 1999). Velká část litorálních sinic tvořící stromatolity je obvykle závislá na teplých vodách. V mořích a oceánech jsou přítomny i planktonní sinice. Rod Trichodesmium vytváří enormní kolonie zejména v tropických a subtropických oblastech oceánů (Capone et al. 1997). Tato sinice se nachází zejména v klidných mořských částech a dokáže fixovat vzdušný dusík, ačkoliv nemá heterocyty (Dugdale et al. 1961). Díky tomu se dusík dostává do oceánu, kde je využitelný i jinými organismy. Dříve byla sinice Trichodesmium brána jako hlavní fixátor dusíku v oceánech, nicméně zanedlouho se objevily další sinice, také velkou mírou zodpovědné za fixaci dusíku. Jedná se o rod Richelia a Calothrix, který obsahují heterocyty a zároveň vytváří symbiózy s jednobuněčnými řasami. Rod Crocosphaera patří k jednobuněčným cyanobakteriím, které mají schopnost fixovat dusík (Zehr 2011). V dnešní době je se výzkum tropických a subtropických sinic pohnul směrem vpřed. Stále častěji jsou objevovány a zkoumány nové druhy těchto organismů. K nově objeveným sinicím se řadí Pinocchia polymorpha, která pochází ze sladkých vod Vietnamu (Dvořák et al. 2015). V oblasti Jacksonville na Floridě, byla objevena sinice 13

14 Ammassolinea attenuata žijící přisedle na jemném sedimentu písku a organické hmoty (Hašler et al. 2014). Dalším nově objeveným druhem je sinice Caldora penicillata. Jejím habitat jsou odkryté mořské útesy s vysokou cirkulací vody (Engene et al. 2015). Sinice Lemmermanniella terrestris pochází z Brazílie, konkrétně z deštných pralesů. Tyto sinice obývají suché půdní krusty smíchané se štěrkem a vystavené přímému slunečnímu záření (Gama et al. 2012). Nicméně, bude trvat ještě velmi dlouho, než se prozkoumají všechny oblasti, ve kterých by se sinice mohly vyskytovat. 4. Taxonomie sinic Klasifikaci a zařazení organismů na základě jejich identifikace poskytuje taxonomie. V dnešní době je většina rodů a ještě více druhů sinic, založena pouze na fenotypové charakteristice (Frey & Engler 2015), prozatím tedy bez molekulárně taxonomických metod. S příchodem molekulárních analýz se znalosti doposud nabyté o těchto organismech mění. Jako nejlepší způsob jak sestavit fylogenetický systém, se jeví zkombinování genetických dat s daty získanými výzkumem probíhajícím již několik desítek let v historii (Komárek 2006). Díky dat, získaných pomocí moderních molekulárních metod, lze lépe a konkrétněji odhalit diverzitu taxonů. Existuje nomenklatura botanická (International Code of Nomenclature for algae, fungi and plants) a nomenklatura bakteriologická (International Code of Nomenclature of Prokaryotes), podle nichž lze sinice klasifikují (Komárek 2006). V mnoha případech způsobuje dvojí nomenklatura velký zmatek. Nomenklatura botanická se totiž velmi liší od nomenklatury bakteriologické. Názvy sinic, které byly platně popsány podle botanické nomenklatury, nejsou umístěny a popsány v nomenklatuře bakteriologické. Ledaže by byly znovu popsány podle bakteriologické nomenklatury (Palinska & Surosz 2014). V minulosti byly sinice středem zájmu hlavně biologů a ekologů. Sinice se tehdy považovaly za mikroskopické rostlinné organismy (Cyanophyceae). Nicméně, studie odhalily velkou podobnost sinic a bakterií. To vedlo k názoru, že by sinice měly být oficiálně klasifikované podle bakteriologické nomenklatury (Stanier et al. 1978). Moderní systém se přiklání (až na pár výjimek) k botanické nomenklatuře (Komárek et al. 2014). Bakteriologická nomenklatura, jak se ukázalo, je nevhodná pro moderní klasifikaci sinic. Při pojmenovávání nových druhů nebo rodů se doporučuje použití jmen kompatibilních s oběma nomenklaturami (Oren 2011). 14

15 5. Charakteristika vybraných rodů sinic Phormidium je polyfyletický rod sinic, u kterého je velmi složitá morfologická determinace (Taton et al. 2006, Strunecký et al. 2010, 2013). Díky moderním analýzám dochází k přeřazování a určování rodu Phormidium z jiných rodů jako jsou Oscillatoria a Lyngbya (Komárek & Anagnostidis 2005, Strunecký 2014), zejména kvůli odlišné morfologii jejich vláken a buněk. Nedávno byla provedena detailní molekulární analýza a druhy jako Phormidium sp., Phormidium animale, Phormidium formosum a Geitlerinema sp. se řadí do nově vzniklého rodu Kamptonema (Strunecký 2014). Morfologie rodu Phormidium se vyznačuje mírně ohnutými vlákny, zpravidla tmavě až světle zelené barvy. Pochva většinou není přítomná. Buňky jsou izodiametrické nebo kratší a delší než širší. Apikální buňky jsou zúžené a zaoblené. Tylakoidy jsou orientované radiálně a umístěny v buňce podélně (Komárek & Anagnostidis 2005). Phormidium animale (C.Agardh ex Gomont) Anagnostidis & Komárek (1988), tento druh byl původně pojmenovaný Oscillatoria animalis (Agardh 1827). Charakteristické jsou vlákna obvykle úzkého tvaru. Terminální buňka je zúžená, ohnutá, bez kalyptry. Na povrchu se nenachází slizová pochva (Strunecký 2014). Slizové pochvy nejsou časté. Jedná se o druh rozmístěný kosmopolitně, zejména ve vlhkých půdách, stojatých studených vodách, tropických oblastech nebo termálních pramenech (Komárek & Anagnostidis 2005). Phormidium taylorii (Drouet & Strickland) Anagnostidis 2001: 371. Druh, jehož synonymní název je Lyngbya taylorii (Drouet & Strickland 1940). Oproti Phormidium animale jsou slizové pochvy přítomné. Apikální buňka není na konci zúžená, což je zásadní na rozdíl od nově objeveného druh Ammassolinea attenuata, který byl izolován z Floridy (Hašler et al. 2014). Výskyt druhu Phormidium taylorii je znám také z Albánie a z Guatemaly (Komárek & Anagnostidis 2005). Díky nedávnému výzkumu se Phormidium autumnale (C. Agardh) Trevisan ex Gomont 1892 přesunul do rodu Microcoleus. Nový název je Microcoleus autumnalis (Gomont) Strunecký, Komárek & J. R. Johansen Podle nejnovějších molekulárních analýz jsou rody Microcoleus a Phormidium polyfyletické (Taton et al. 2006, Strunecký et al. 2010, 2013). Fylogenetické analýzy prokazují, že Phormidium autumnale si je velmi blízké s Microcoleus vaginatus (Boyer et al. 2002, Hašler et al. 2012). Rozdíl mezi Phormidium autumnale a Microcoleus vaginatus je zejména v uspořádání vláken, zatímco 15

16 morfologie trichomů je velmi podobná. Hlavní rozdíl je molekulární. Microcoleus má 11 bázi dlouhý insert v genu 16S rrna (Strunecký et al. 2013). Typický Microcoleus vaginatus se vyskytuje především v půdních biotopech jako suchozemský druh, zatímco Phormidium autumnale je sladkovodní druh, který se objevuje jako nárost na substrátech, jako jsou skály a kameny (Komárek & Anagnostidis 2005). Struktury tylakoidů Microcoleus vaginatus se podobají více čeledi Oscillatoriaceae, kdežto ostatní druhy v rodu spíše čeledi Phormidiaceae (Anagnostidis & Komárek 1988, Strunecký et al. 2013). Znaky tylakoidů u Phormidium autumnale jsou identické s těmi, které má většina druhů skupiny VII rodu Microcoleus sensu stricto (Strunecký et al. 2013). Rod Porphyrosiphon Kützing ex Gomont, Tento rod je charakteristický přítomností zbarvených pochev, konkrétně červené, žluté hnědé až černé barvy. Málokdy se na vláknech vyskytují slizové pochvy bezbarvé. Buňky jsou většinou isodiametrické. Apikální buňky je většinou zakulacená nebo kónická (Komárek & Anagnostidis 2005). Prozatím nejsou žádná molekulární data k dispozici (Komárek et al. 2014). Rod Lyngbya C.Agardh ex Gomont 1892 se vyskytuje na různých biotopech a velmi hojně v tropických oblastech. Vlákna jsou většinou širší než 6 µm. Pochvy jsou přítomné. Hormogonie a trichomy opouštějí slizové pochvy. Na konci apikální buňky je přítomná zesílená vnější buněčná stěna nebo kalyptra (Komárek & Anagnostidis 2005). Z polyfyletického rodu Lyngbya se nově oddělil rod Okeania (Engene et al. 2013) a rod Moorea (Engene et al. 2012). Rod Oscillatoria Vaucher ex Gomont 1892 pro parte typico. Vlákna rovná nebo zahnutá. Buňky většinou dvakrát kratší než delší. Slizové pochvy nejsou obvykle přítomné. Objevují se jen občas, zejména u vláken ve stresových podmínkách. Rozmnožování probíhá rozpadem vláken, díky nekrotickým buňkám za vzniku pohybujících se hormogonií (Komárek & Anagnostidis 2005). Rod Pseudophormidium (Forti) Anagnostidis et Komárek, Vlákna jsou výjimečně rovná, častěji zakřivená. Terminální buňky jsou zaoblené, bez kalyptry a ztloustlé buněčné stěny. Velmi běžně se vytváří nepravé větvení. Aerotopy ani heterocyty se nevyskytují. (Komárek & Anagnostidis 1988, 2005) Několik zástupců rodu Pseudophormidium vyžaduje přiřazení k čeledím Pseudanabaenaceae nebo Leptolyngbyaceae (Komárek et al. 2014). 16

17 6. Výskyt druhů sinic na Floridě V jezeře Okeechobee se nacházejí nejrůznější heterocystické sinice a naopak i ty, které neobsahují heterocyty. K převládajícím heterocystickým sinicím se řadí Anabaena circinalis, Aphanizomenon spp. a Cylindrospermopsis cuspis. K neheterocystickým například Microcystis spp., Lyngbya contorta nebo Oscillatoria spp. (Wehr et al. 2015). Výzkum sinic v Everglades pokročil. Jsou objevovány nové druhy. Konkrétně Wolskyella floridana (Mareš et al. 2008). Další nově objevenou perifytonní sinicí je Anabaena fuscovaginata, pro kterou jsou charakteristické zbarvené pochvy, což je znak, který dosud nebyl u tohoto rodu zaznamenán (Mareš 2010). V okolí Hillsboro kanálu, v oblastech bohatých na fosfor se prokázala převaha vláknitých sinic, především rodu Lyngbya a Phormidium, přičemž rod Lyngbya dominuje hlavně v eutrofních oblastech Everglades (Vymazal et al. 2002). Dříve se myslelo, že v oligotrofních částech Everglades převládá rod Scytonema (Browder et al. 1994). Toto tvrzení vyvrátil Vymazal et al. (2002). Nejnovější výzkum v Everglades potvrdil přítomnost Lyngbya calcarea, Lyngbya martensiana, Lyngbya minor, Lyngbya ocreata. Oscillatoria anguina, Oscillatoria crassa, Oscillatoria jenensis, Phormidium chalybeum, Phormidium granulatum, Phormidium sp. a dalších (Rosen & Mareš 2016). 17

18 CÍLE PRÁCE 1. Vytvoření rešerše recentní literatury zahrnující témata z ekologie a taxonomie tropických sinic. 2. Identifikace vybraných kmenů sinic z poloostrova Florida podle morfologie a ekologie 3. Analýza a zhodnocení morfologické variability kmenů sinic 18

19 MATERIÁL A METODY 6. Charakteristika poloostrova Florida 6.1. Klimatologie Florida se nachází v subtropickém podnebném pásu. Výjimkou je jižní část poloostrova, která zasahuje do tropického podnebného pásu. Hranici mezi podnebnými pásy tvoří dvacátá osmá rovnoběžka (Votýpka & Janoušová 1987). V přechodném podzimním období přicházejí na poloostrov hurikány a tornáda, zejména z Mexického zálivu a Karibské oblasti. V zimním období jsou úhrny dešťových srážek nízké (Hübelová & Chalupa 2004). Průměrná teplota po dobu šesti měsíců se pohybuje okolo 32,2 C a relativní vlhkost dosahuje více než 50 %. Florida se tak řadí k oblastem s velmi vysokou relativní vlhkostí vzduchu. Klimatické zóny se dělí na severní, centrální a jižní část Floridy. Severní část představuje poněkud chladnější část, v porovnání s ostatními, a to zejména v období od listopadu do března. Centrální část se vyznačuje obecně delší periodou dní s vysokými teplotami a také vysokou vlhkostí vzduchu. V jižní části Floridy panují relativně průměrné teploty s velmi vysokou vlhkostí vzduchu a to především od května do září (Black 1993). 6.2 Geologie Poloostrov je součástí rozsáhlé plošiny, která je součástí mladé severoamerické platformy. Kontinentální šelf západní Floridy je plošně rozsáhlejší než samotný poloostrov. Nachází se zde velké množství bažin. Převažují zejména karbonátové horniny. Na převládajících vápencích se vytváří reliéf krajiny. Rozsáhlé korálové ostrovy jsou charakteristické pro souostroví Florida Keys, na jihu Floridy. Mocnost podložních vrstev sedimentů je asi 3500 metrů. Nížiny vznikly především z mořských sedimentů, které se postupně ukládaly na pevninském šelfu (Votýpka & Janoušová 1987). Na území Floridy se nacházejí zejména pobřežní nížiny. Pobřežní nížiny jsou geologicky nejmladší částí severoamerického kontinentu. Leží na hercynském podloží a tvoří je zejména sedimenty paleogenního, neogenního a kvartérního stáří. V křídových a třetihorních vrstvách se nacházejí významná ložiska fosfátů (Hübelová & Chalupa 2004). Dalším významným prvkem je thorium obsažené v monazitu. Těží se převážně z pobřežních písečných dun (Votýpka & Janoušová 1987). 19

20 6.3 Přírodní poměry a biota Ostrovy Florida Keys na jihu Floridy jsou charakteristické pásmem tropických monzunových lesů, které jsou svou rozlohou velmi malé. Lesy tvoří tři patra, z nichž nejvyšší patro tisovců je vysoké až 50 metrů. Spodní patro kryjí husté koruny porostů. To zapříčiňuje velmi malý průnik světla. Bylinné patro tvoří na světlo nenáročné kapraďorosty. Pro lesy tohoto charakteru jsou typické liány (Hübelová & Chalupa 2004). Kromě lesů zarůstá velké plochy poloostrova společenství trav a ostřic. Vegetace je druhově velmi bohatá především na dřeviny, exotické orchideje a bromélie (Votýpka & Janoušová 1987). Významný je výskyt řady endemitů jako například Polygonella basiramia (Hawkes & Menges 1995) nebo Chamaecyparis thyoides (Baar 1994). 7. Lokality 7.1 Národní park Everglades Everglades představuje jeden z nejexotičtějších přírodních celků Severní Ameriky. Území národního parku tvoří nížiny zarostlé bažinnými lesy. Žije zde mnoho endemitů jako například krokodýl kubánský (Crocodylus rhombifer), humr americký (Homarus americanus). Typický je výskyt různých druhů volavek (Votýpka & Janoušová 1987). Zemědělsky hojně využívaná je oblast Everglades Agricultural Area (EAA). V důsledku vysušení se půda využívá k pěstování cukrové třtiny. V současnosti je oblast Everglades rozdělena na dvě části. První se nazývá Severní Water Conservation Areas 1-3 (WCA) a druhá Everglades National Park. Společně tvoří systém o rozloze 5000 km 2 (Vymazal et al. 2002). 7.2 Jezero Okeechobee Jezero Okeechobee patří k jezerům s vysokým obsahem živin, zejména dusíku a fosforu. Rozléhá se na 1730 km 2, konkrétně v jižní části poloostrova Florida (Havens & East 1997). Na rozdíl od jiných subtropických jezer je Okeechobee velmi mělkým jezerem. Průměrná hloubka jezera je okolo 3 metrů. V tomto vodním systému je asi 22% litorálních a 78 % pelagických habitatů (Wehr et al. 2015). V roce 1986 se zkoumala velikost vodního květu, z nichž největší se rozléhal na 337 km 2 (Wehr & Sheath 2003). 20

21 8. Sběr materiálu Vzorky sinic, které byly následně použity k analýze a zpracování této práce, byly sbírány Mgr. Petr Dvořák, Ph.D. v různých částech poloostrova Florida. Vzorky byly vyizolované zejména z aerofytických a bentických habitatů. Čisté kmenové kultury vyizolovala Mgr. Petra Pitelková, Ph.D. (Univerzita Hradec Králové). Tab.1: seznam kmenů a lokalit sběru s určením biotopu a geografických lokací. Kód Název Lokalita Biotop GPS Florida, beton Gainesville, poblíž letiště 1. F24/33 Microcoleus autumnalis/vaginatus 2. F24/35 Microcoleus autumnalis/vaginatus 3. F25/85 Microcoleus autumnalis/vaginatus Florida, Gainesville, poblíž letiště Florida, Georgia, SAV přístav 4. F12/109 Porphyrosiphon sp. Florida, Grass Prairie, Národní park Everglades 5. F25/90 Phormidium animale Florida, Georgia, SAV přístav 6. F14/99 Phormidium taylorii Florida, Nine mile pond Národní park Everglades beton epifyton půdní krusta epifyton perifyton N29 41'6,736'' W82 16'38,427'' N29 41'6,736'' W82 16'38,427'' N32 5'1,667'' W81 5'20,454'' N25 24'9,668'' W80 39'17,502'' N32 5'1,667'' W81 5'20,454'' N25 15'20,164'' W80 47'44,421'' 7. F14/101 Phormidium taylorii Florida, Nine mile pond Národní park Everglades 8. F16/27 Phormidium taylorii Florida, jezero Okeechobee, severní strana perifyton epifyton na metafytické zelené řase N25 15'20,164'' W80 47'44,421'' N27 10'26,383'' W80 48'28,046'' 9. F17/51 Phormidium taylorii Florida, epifyton na N27 10'26,383'' 21

22 jezero Okeechobee, severní strana 10. F20/60 Lyngbya hollerbachii Florida, jezero Okeechobee, severní strana 11. F17/56 Oscillatoria sp. Florida, jezero Okeechobee, severní strana 12. F21/91 Pseudophormidium sp. Florida, jezero Okeechobee, severní strana řase epifyton na rostlině přeslenice (Hydrilla) epifyton na řase epifyton W80 48'28,046'' N27 10'26,383'' W80 48'28,046'' N27 10'26,383'' W80 48'28,046'' N27 10'26,383'' W80 48'28,046'' 9. Kultivace Kultivace vzorků byla v tekutém Z (Zenher) médiu (Staub 1961) a také na bifázovém médiu (1,5 % agarové plotny se Z médiem). Petriho misky se vzorky byly utěsněny parafilmem a umístěny do kultivačního boxu (záření 20 μmol/m2/s, 27 C, světelný režim: 12 h světlo a 12 h tma). Sinice lépe rostly na bifázovém médiu. 10. Mikroskopování a determinace Mikroskopování vzorků se realizovalo pomocí mikroskopu firmy Olympus typ CH20, CHX21 (firma Olmypus, Japonsko). Determinace morfologických znaků rodů a druhů sinic byla provedena na základě této literatury: Komárek a Anagnostidis (2005). Fotografie byly opatřeny pomocí mikroskopu Primo Star (Carl Zeiss, Německo) a kamerou Micrometrics 31 (Micro-Metrics Company, USA), mikroskopem AxionImager (Carl Zeiss, Německo) a kamerou AxionCam Hrc (Carl Zeiss, Německo). 22

23 VÝSLEDKY 11. Morfologická charakteristika vyizolovaných kmenů Kmen F24/33, F24/35, F25/85 Microcoleus autumnalis/vaginatus Vláknitá sinice v kolonii nebo samostatně. Vlákna jsou isopolární. Konce vláken jsou mírně zahnutá. Šířka vegetativních buněk je 5-6 µm. Délka 2,5-4 µm. Barva vláken je zelená. Pochvy bezbarvé pevné a tenké. Apikální buňky jsou zúžené na rozdíl od zbytku vlákna. Kalyptra je přítomná. Tvar kalyptry je zakulacený. Znatelné přepážky mezi buňkami. Granula jsou ve velkém množství nahromaděná v blízkosti buněčných přepážek. Hormogonie pohyblivé (Příloha 1). Místo nálezu vzorku F24/33: Florida, Gainesville, poblíž letiště, beton Místo nálezu vzorku F24/35: Florida, Gainesville, poblíž letiště, beton Místo nálezu vzorku F25/85: Florida, Georgia, SAV přístav, epifyton Kmen F12/109 Porphyrosiphon sp. Vlákna jsou nerozvětvená. Výskyt v kolonii i samostatně. Tvar vláken je stočený nebo rovný. Pochvy jsou přítomny, barva je hnědá až černá. Trichomy jsou isopolární. Buňky isodiametrální, šířka i délka buněk 2-2,5 µm. Barva buněk je zelená. Buněčné přehrádky jsou viditelné. Zaoblený tvar terminální buňky bez kalyptry. Uvnitř buněk se nacházejí zřetelná granula. Nevyskytují se aerotopy, heterocyty ani akinety. Nekrotické buňky a hormogonie jsou přítomny (Příloha 2). Místo nálezu vzorku: Florida, Grass Prairie, Národní park Everglades, půdní krusta Kmen F25/90 Phormidium animale Trichomy jsou nerozvětvené. Vlákna obsahují buňky 4 µm široké a 2-3 µm dlouhé. Barva je světle zelená. Na povrchu vláken se nenachází slizová pochva. Postupné zužování terminální buňky. Kalyptra není přítomná. Buněčné přehrádky nejsou moc dobře viditelné. Zaznamenán výskyt nekrotických buněk (Příloha 2). Místo nálezu vzorku F25/90: Florida, Georgia, SAV přístav, epifyton 23

24 Kmen F14/99, F14/101, F16/27, F17/51 Phormidium taylorii Vlákna v koloniích, často vytváří svazky. Tvar trichomů především rovný, některá vlákna zkroucená. Tmavě zelenomodré zbarvení obsahu buněk. Šířka buněk v průměru 4-8 µm, délka buněk v průměru 2-4 µm. Slizová pochva je bezbarvá a pevná. Cylindrická koncová buňka se zesílenou buněčnou stěnou a bez zúžení. Uvnitř buněk se vyskytují granula (Příloha 3). Místo nálezu vzorku F14/99: Florida, Nine mile pond Národní park Everglades, perifyton Místo nálezu vzorku F14/101: Florida, Nine mile pond Národní park Everglades, perifyton Místo nálezu vzorku F16/27: Florida, jezero Okeechobee, severní strana, epifyton na metafytické zelené řase Místo nálezu vzorku F17/51: Florida, jezero Okeechobee, severní strana, epifyton na řase Kmen F20/60 Lyngbya hollerbachii Sinice s rovnými či mírně zakřivenými vlákny. Některá vlákna propletená s jinými. Přítomna je pevná a bezbarvá pochva. Délka buňky je 3-5 µm. Šířka buněk je µm. Rozmnožování díky pohyblivým hormogoniím, která vznikají rozpadem trichomů pomocí nekrotických buněk. Obsah buněk zelenomodrý. Viditelná grana. Apikální buňka zaoblená se zesílenou buněčnou stěnou (Příloha 4). Místo nálezu vzorku: Florida, jezero Okeechobee, severní strana, epifyton na rostlině přeslenice (Hydrilla) Kmen F17/56 Oscillatoria sp. Stélka vláknitá, nerozvětvená. Vlákna v kolonii, málokdy samostatně a isopolární. Trichomy rovné a silné. Slizová pochva se na povrchu vláken nevyskytuje. Rozměry buněk jsou µm do šířky a 4-5 µm do délky. Na apikální buňce se nevytváří kalyptra a tvar je zakulacený. Nejsou přítomné heterocyty, akinety ani aerotopy. Ve vláknech se nacházejí nekrotické buňky (Příloha 5). Místo nálezu vzorku: Florida, jezero Okeechobee, severní strana, epifyton na řase 24

25 Kmen F21/91 Pseudophormidium sp. Barva světle zelená. Vlákna v koloniích. Tvar vláken je rovný, některá jsou zakroucená a různě propletená. Velikost šířky buňky je v průměru 2-3 µm. Délka se pohybuje okolo 1-1,5 µm v průměru. Pochva je slizovitá, čirá a tenká. Nevyskytují se aerotopy. Kalyptra není přítomná. Buněčné přepážky nejsou zcela viditelné. Terminální buňka je zakulacená. Nekrotické buňky jsou přítomné. Výskyt nepravého větvení (Příloha 5). Místo nálezu vzorku: Florida, jezero Okeechobee, severní strana, epifyton 25

26 DISKUZE U tropických a subtropických sinic se očekává obrovská biodiverzita (Dvořák et al. 2015). Velmi mnoho druhů sinic ještě neprošlo moderními experimentálními metodami klasifikace (Komárek & Anagnostidis 2005). Kmen F24/33 je s velkou pravděpodobností Microcoleus vaginatus, nicméně s jistotou to potvrdí molekulární znaky. Konkrétně se jedná o 11 bázi dlouhý insert v genu 16S rrna, podle kterého se dá spolehlivě určit, o který druh se jedná. Microcoleus vaginatus a Microcoleus autumnalis by se daly rozeznat podle slizové pochvy, ale tento znak je nestálý. To znamená, že se v přírodě a kultuře projevuje pouze fakultativně (Hašler et al. 2012). Microcoleus vaginatus je významný primární producent s kosmopolitním rozšířením, který osidluje zejména aerofytické a subaerofytické biotopy (Dvořák et al. 2012). Bez molekulárních dat, je složité druh přesně určit, nicméně vzhledem k tomu, že vzorky kmene F24/33, F24/35 a F25/85 byly odebrány mimo vodní prostředí, můžu tedy usuzovat, že se jedná o Microcoleus vaginatus. Druh Microcoleus autumnalis se na rozdíl od Microcoleus vaginatus vyskytuje ve vodních prostředích, jako jsou například proudící, metafytické a eutrofní vody (Strunecký et al. 2013). Pro Microcoleus vaginatus je charakteristická přítomnost gran u příčných přepážek ve vlákně, zúžených koncových buněk a kalyptry (Boyer et al. 2002). Tyto charakteristické morfologické znaky jsou přítomné i v mnou zkoumaných vzorcích. Přítomnost druhu Microcoleus vaginatus je již na Floridě popsaná (Hawkes & Flechtner 2002). Kmen F25/90 jsem determinovala jako Phormidium animale. Morfologický popis podle Komárek a Anagnostidis (2005) se shoduje. Druh Phormidium animale je celosvětově rozšířen, například v subtropickém státě Queensland v Austrálii (Bostock & Holland 2010), Jižní Americe, na indickém subkontinentu a také v Evropě (Strunecký et al. 2014). Konkrétně v České Republice je velmi častý. V Karlových Varech se vyskytoval v mělkých kalužích u polních cest a dokonce i v termálních pramenech (Strunecký et al. 2014). V roce 2014 proběhla revize a kmeny původně popsané jako Phormidium animale se řadí do nově vzniklého rodu Kamptonema (Strunecký et al. 2014). Druh Phormidium animale nebyl doposud popsán na území poloostrova Florida. Kmeny F14/99, F14/101, F16/27 a F17/51 byly identifikovány jako druh Phormidium taylorii. O přítomnosti druhu na poloostrově Florida je zmínka v Komárek a Anagnostidis (2005). U kmene F14/99 jsem zaznamenala výskyt svazků vláken. Zajímavé 26

27 je, že kmeny F14/99 a F14/101, izolované z Národního parku Everglades mají délku buněk v průměru o 1-2 µm větší než zástupci sinic kmene F16/27 a F17/51, izolovaných z oblasti jezera Okeechobee. Šířka buněk je srovnatelná z obou lokalit. Tento druh byl popsán v oblasti Národního parku Everglades (McCormick & O Dell 1996, Mareš 2006), nicméně v jezeře Okeechobee doposud nikoliv. Kmen F20/60 je determinovaný jako Lyngbya hollerbachii Elenkin Šířka pozorovaných buněk ve vlákně je okolo µm, oproti morfologicky podobné sinici Lyngbya maior Meneghini ex Gomont 1892 se šířkou okolo µm, popsané v klíči Komárek a Anagnistidis (2005). Kvůli velkému rozdílu v šířce buněk, se s velkou pravděpodobností jedná o Lyngbya hollerbachii. V případě, že by se potvrdily molekulární analýzy, jednalo by se o první popis tohoto druhu v jezeře Okeechobee. Kmen F12/109 byl determinován jako Porphyrosiphon sp. Podle ekologických a morfologických znaků se domnívám, že by se mohlo jednat o Porphyrosiphon fuscus Gomot ex Frémy V klíči Komárek a Anagnostidis (2005) byl Porphyrosiphon fuscus popsán jako subaerofytický druh, osidlující vlhké půdy a na skalách v Kalifornii a Arizoně (USA) a také ve Vietnamu. Popis slizové pochvy hnědočerné až fialové barvy se shoduje s popisem v klíči. Nicméně, rozměry buněk jsou poněkud odlišné. Podle klíče Komárek a Anagnostidis (2005) je šířka buněk v rozmezí 4-7 µm a délka buněk 4,4-9 µm. Což se neshoduje s mým měřením, kdy délka i šířka buněk byla v průměru 2,5 µm. U tohoto kmene se může jednat o zcela nově objevený druh rodu Porphyrosiphon. K přesnému určení je zapotřebí detailní molekulární analýza. Kmen F17/56 byl identifikován jako Oscillatoria sp. Morfologie je velmi podobná s druhem Oscillatoria curviceps Agardh ex Gomontv1892. Rozměry buněk popsané v klíči Komárek a Anagnostidis (2005) jsou stejné jako ty ve zkoumaném vzorku. Šířka buněk v průměru kolem µm a délka 2-6 µm. Nálezy Oscillatoria curviceps jsou časté z velké části Evropy, jezer na Srí Lance (Komárek & Anagnostidis 2005). Druh je popsán i na severu Floridy (Nielsen 1954). Druh Oscillatoria tenui je podobná svou morfologií a zároveň je několik záznamů výskytu tohoto druhu v tropických oblastech (Komárek & Anagnostidis 2005). Kmen F21/91 byl determinován jako Pseudophormidium sp. Rod Pseudophormidium nezahrnuje mnoho druhů a fylogeneze je velmi neurčitá, nicméně je možné, že se jedná o nově objevený monospecifický rod Elainella (Jahodářová et al. 2016). 27

28 Ačkoliv prozatím nejsou žádná molekulární data, analýzy potvrzují morfologickou podobnost Elainella a Pseudophormidium, zvláště Pseudophormidium spirale (Jahodářová et al. 2016). Nejnovější taxonomické metody neberou v úvahu pouze fenotypovou charakteristiku, jak je tomu u většiny již klasifikovaných rodů a druhů (Frey & Engler 2015). 28

29 ZÁVĚR Tato bakalářská práce se zabývá morfologickou determinací vybraných kmenů sinic z poloostrova Florida. Celkem bylo 12 izolovaných kmenů. Po morfologické analýze je doložen výskyt rodů Microcoleus, Porphyrosiphon, Pseudophormidium, Oscillatoria a Lyngbya. Tři kmeny byly identifikovány jako druh Microcoleus autumnalis/vaginatus, čtyři kmeny jako Phormidium taylorii. Dále byly determinovány druhy Phormidium animale a Lyngbya hollerbachii. Díky této práce se potvrdilo, že rody Lyngbya, Oscillatoria a Phormidium jsou na Floridě relativně běžné. Zbylé rody jako Pseudophormidium, Microcoleus nejsou moc časté v této oblasti. Rod Porphyrosiphon není zcela prozkoumán, nicméně zde je první zmínka o jeho přítomnosti na poloostrově Florida. V práci je poprvé popsán výskyt Phormidium taylorii a Lyngbya hollerbachii v jezeře Okeechobee. Nově se potvrdila přítomnost Phormidium animale na území poloostrova Florida. Microcoleus vaginatus byl popsán na Floridě již v minulosti. Především díky molekulárním analýzám a polyfázickému přístupu je možné docílit úplné a přesné determinace. 29

30 SEZNAM LITERATURY Abed, R. M. M., Dobretsov, S., Sudesh, K. (2009): Applications of cyanobacteria in biotechnology. Journal of Applied Microbiology 106(1): DOI: /j x. Anagnostidis, K., Komárek, J. (1988): Modern approach to the classification system of cyanophytes. 3. Oscillatoriales. Archiv für Hydrobiologie, Supplement 80: Anagnostidis, K. (2001): Nomenclatural changes in cyanoprokaryotic order Oscillatoriales. Preslia, Praha 73: Awramik, S. M. (1992): The oldest records of photosynthesis. Photosynthesis Research. roč. 33, s Baar, V. (1994): Anglosaská Severní Amerika. Ostrava: Ateliér Milata, Geografie světa, s. 163 Black, R. J. (1993): Florida Climate Data, Circular EES-5, University of Florida Bellinger, E., Sigee, D. (2010): Freshwater algae: identification and use as bioindicators. Hoboken, Wiley-Blackwell. ISBN Bostock, P. D., Holland, A. E. (2010): Census of the Queensland flora Brisbane: Queensland Herbarium. ISBN Boyer, S. L., Johansen, J. R., Flechtner, V. R., Howard, G. L. (2002): Phylogeny and genetic variance in terrestrial Microcoleus (Cyanophyceae) species based on sequence analysis of the 16s rrna gene and associated 16s-23s ITS region. J. Phycol. 38:

31 Browder, J. A., Gleason, P. J., Swift, D. R. (1994): Peripfyton in the Everglades: spatial variation, enviromental correlates, and ecological implications. In: Davis, S. M., Ogden, J. C. (eds): Everglades, the Ecosystem and its Restoration, St. Lucie Press, Delray Beach, Florida. Capone, D. G., Zehr, J. P., Paerl, H. W., Bergman, B., Carpenter, E. J. (1997): Trichodesmium, a globally significant marine cyanobacterium. Science 276 (5316): DOI: /science Codd, G. A., Morrison, L. F., Metcalf J. S. (2005): Cyanobacterial toxins: risk management for health protection. Toxicology and Applied Pharmacology 203(3), DOI: /j.taap ISSN x. Dvořák, P., Hašler, P., Poulíčková, A. (2012): Phylogeography of the Microcoleus vaginatus (Cyanobacteria) from Three Continents A Spatial and Temporal Characterization. PLoS ONE 7(6): e Doi: /journal.pone Dvořák, P., Jahodářová, E., Gusev, E. & Poulíčková, A. (2015): A new tropical cyanobacterium Pinocchia polymorpha gen. et sp. nov. derived from the genus Pseudanabaena. Fottea 15(1): , 3 fig. DOI: /fot Jahodářová, E., Dvořák, P., Hašler, P., Holušová, K., Poulíčková, A. (2016): Elainella gen. nov.: a new tropical cyanobacterium characterized using a complex genomic approach. Olomouc, Czech Republic. Dugdale, R. C., Menzel, D. W., Ryther, J. H. (1961): Nitrogen fixation in the Sargasso Sea, Deep Sea Res., 7: In: Hoffman, L. (1999): Marine cyanobacteria in tropical regions: diversity and ecology. European Journal of Phycology 34(4): DOI: /

32 Engene, N., Rottacker, E. C., Kaštovský, J., Byrum, T., Choi, H., Ellisman, M. H., Komárek, J., Gerwick, W. H. (2012): Moorea producens gen. nov., sp. nov. and Moorea bouillonii comb. nov., tropical marine cyanobacteria rich in bioactive secondary metabolites. International journal of systematic and evolutionary microbiology 62(5): DOI: /ijs ISSN Engene, N., Paul, V. J., Byrum, T., Gerwick, W. H., Thor, A., Ellisman, M. H., De Clerck, O. (2013): Five chemically rich species of tropical marine cyanobacteria of the genus Okeania gen. nov. (Oscillatoriales, Cyanoprokaryota). Journal of Phycology 49(6): DOI: /jpy ISSN Engene, N., Tronholm, A., Salvador-Reyes, L. A., Luesch, H., Paul, V. J., Gabrielson P. (2015): Caldora penicillata gen. nov., comb. nov. (Cyanobacteria), a pantropical marine species with biomedical relevance. Journal of Phycology 51(4): DOI: /jpy Fjerdingstad, E., Holma, B., Fjerdingstad, E. J., 1976: The structure of oscillatoria limosa cyanophyceae and the formation of hormogonia and necridia a study using the light microscope the scanning electron microscope and transmission electron microscope. Revue Algologique 1(3-4): Frey, W., Engler, A. (2015): Syllabus of plant families: Adolf Engler's Syllabus der Pflanzenfamilien 13th ed., Berlin, Gebr. Borntraeger Verlagsbuchhandlung. ISBN Gama, W. A., Azevedo, M. T., Komárková-Legnerová, J., Sant Anna, C. L. (2012): A new species of Lemmermanniella (Cyanobacteria) from the Atlantic Rainforest, Brazil. Revista Brasileira de Botanica. 35 (4):