Biologické centrum AV ČR, Hydrobiologický ústav, České Budějovice Planktonní morfotypy (druhy), jejich výskyt v ČR, jejich určování a taxonomické novinky Eliška Zapomělová
prokaryotické organismy pouze nepohlavní rozmnožování POLYFÁZICKÝ PŘÍSTUP Co je to DRUH??? sbírkové kmeny přírodní populace většinou sbírkové kmeny 16S rrna (+ ITS) vysoké % podobnosti na druhové úrovni
Hlavní cíl: co nejpřesněji odrážet fylogenetické (vývojové) vztahy Co zajímá nás? Je to, co vidíme (morfologie), v souladu s fylogenezí? Jinými slovy: Je v naší moci pouze pomocí mikroskopu sinice správně identifikovat? Dají se najít konkrétní morfologické znaky, které indikují příslušnost k určité vývojové linii?
(Komárek 1996 a další) celosvětově: cca 80 planktonních druhů r. Anabaena cca 15 planktonních druhů r. Aphanizomenon Česká republika: 17 planktonních druhů r. Anabaena 7 planktonních druhů r. Aphanizomenon
Taxonomicky složitá skupina sinic Blízká fylogenetická příbuznost obou rodů Velká variabilita morfologických znaků Možné mezidruhové morfologické přechody Potenciální producenti cyanotoxinů, Běžná součást vodních květů Ekologický a vodohospodářský význam Taxonomický význam
NEJASNÁ HRANICE struktura vlákna metamerická - Anabaena subsymetrická - Aphanizomenon šířka vlákna hranice mezi buňkami ( zaškrcení ) vzhled koncových buněk (zúžení, hyalinnost ) svazečky vláken
54 2 Planktonní typy Anabaena + Aphanizomenon 4 Aphanizomenon issatschenkoi 16S rrna gen 1318 bp Anabaena bergii Aphanizomenon ovalisporum 3 3 Anabaena kisseleviana Anabaena kisseleviana Anabaena reniformis Anabaena reniformis Aphanizomenon aphanizomenoides 2 7
I. II. ROVNÉ a. Tenké 6-8 μm Anabaena viguieri Anabaena danica Anabaena macrospora Anabaena affinis b. Silné 8-12-15 μm Anabaena planctonica Anabaena smithii Anabaena solitaria SPIRÁLNÍ
tenké Anabaena danica Anabaena viguierii Anabaena macrospora
tenké Anabaena affinis
Anabaena planctonica Anabaena smithii silné Anabaena solitaria
I. II. ROVNÉ SPIRÁLNÍ a. Tenké 3-5 μm Anabaena compacta Anabaena mendotae / A. sigmoidea Anabaena lemmermannii b. Střední 5-6-8 μm Anabaena lemmermannii var. minor Anabaena flos-aquae Anabaena spiroides c. Silné 9-15 μm Anabaena crassa, Anabaena circinalis Anabaena ucrainica
tenké Anabaena compacta
54 2 4 3 3 16S rrna gen 1318 bp 2 7
tenké Anabaena mendotae / / Anabaena sigmoidea
var. minor 04-24 04-42 04-33 04-38 8 7 6 5 4 3 Anabaena lemmermannii Natural populations of A. lemmermannii group Width of vegetative cells [ μm] tenké až střední
střední Anabaena flos-aquae
střední Anabaena spiroides
silné Anabaena crassa Anabaena circinalis
Morfologie v přírodních populacích v ČR: Vliv teploty na šířku vláken v laboratoři: A. crassa A. circinalis A. circinalis A. crassa
silné Anabaena ucrainica Li et al., 2000 50 μm Rybník Mařka u Chlumu u Třeboně červen 2008
a. Tenké 3-4 μm Aphanizomenon yezoense Aphanizomenon gracile b. Silné 4-6 μm Aphanizomenon flos-aquae Aphanizomenon klebahnii c. Špičaté Aphanizomenon issatschenkoi Cuspidothrix Aphanizomenon elenkinii nejasný status
tenké Aphanizomenon yezoense Foto: P. Znachor Foto: P. Znachor Aphanizomenon gracile
Aphanizomenon klebahnii silné Aphanizomenon flos-aquae
54 2 4 3 3 16S rrna gen 1318 bp 2 7
Cuspidothrix issatschenkoi špičaté Aphanizomenon (Cuspidothrix) elenkinii (Rajaniemi 2005)
Cuspidothrix issatschenkoi
54 2 4 3 3 16S rrna gen 1318 bp 2 7
Anabaena bergii Anabaena minderii Hindák, 2000
Aphanizomenon ovalisporum Pollingher et al., 1998
54 2 4 3 3 16S rrna gen 1318 bp 2 7
An. reniformis jižní Morava (Keršner 1997) jižníčechy (Zapomělová et al. in press) Německo, Ukrajina, Japonsko, Kuba, Afrika (Lemmermann 1898, Aptekar ex Elenkin 1938, Watanabe et al. 2004, Komárek 2005, Cronberg & Annadotter 2006) Aph. aphanizomenoides (= Aph. sphaericum Kiselev) střední Morava (Horecká & Komárek 1979) jižní Morava (Kopp, pers. comm.; 2006, 2007) střední Čechy (Pumann, pers. comm.; 2006) jižní Čechy (Zapomělová et al. in press) Původně tropy a subtropy, v posledních letech mírný pás, vč. střední Evropy: Maďarsko, Slovensko, Polsko, SV Německo (Padisák & Kovács 1997, Hindák 2000, Stefaniak & Kokociński 2005, Stüken et al. 2006)
Anabaena reniformis Sphaerospermum Zapomělová et al., in press
Aphanizomenon aphanizomenoides Sphaerospermum Hindák, 2000 Zapomělová et al., in press
Nomenklatorická validizace rodu Dolichospermum = všechny planktonní morfotypy Anabaena kromě A. bergii a skupiny Sphaerospermum; metamerická stavba vláken nepatří sem Aphanizomenon!!! Fottea 9(1): 59-64, 2009 http://fottea.czechphycology.cz/contents
Nomenklatorická validizace rodu Dolichospermum = všechny planktonní morfotypy Anabaena kromě A. bergii a skupiny Sphaerospermum; metamerická stavba vláken nepatří sem Aphanizomenon!!! Nový rod Sphaerospermum = Anabaena reniformis, Aphanizomenon aphanizomenoides, Anabaena kisseleviana (Zapomělová et al., in press, Journal of Phycology 2009)
Kulatost akinet zřejmě platný druhově-specifický znak - klastr Anabaena smithii + Anabaena ucrainica Anabaena ucrainica x Anabaena smithii
Sinice rodů Anabaena a Aphanizomenon přibližně do druhů určovat lze, je však třeba uvědomovat si úskalí (nutnost přítomnosti akinet; nejasnosti v taxonomii, nejasnosti v morfologické proměnlivosti ) Podstatné je, o co nám jde: a) hodnocení kvality vody postačí přibližné určení b) sledování posunů ve složení společenstva vodního květu nutnost přesnosti určení c) taxonomické studie kombinace s molekulárně-biologickými metodami Schází: Poznatky o toxicitě na úrovni morfotypů / druhů!!!
eliska.zapomelova@seznam.cz KOMÁREK, J. (1996): Klíč k určování vodních květů sinic v České republice. In Maršálek, B., Keršner, V. & Marvan, P. [Eds.] Vodní květy sinic [Cyanobacterial water blooms], Nadatio flos-aquae, Brno, pp. 22 85 (in Czech). KOMÁREK, J. (1999): Přehled planktonních sinic v povodí Labe. Mezinárodní komise pro ochranu Labe (Internationale Kommission zum Schutz der Elbe), Magdeburg. ŠEJNOHOVÁ, L., KOMÁREK, J., ZAPOMĚLOVÁ, E., PUMANN, P., MARŠÁLEK, B., BABICA, P. (2005): Interaktivní klíč kurčování vodních květů. Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny, CD. KOMÁREK, J. & ZAPOMĚLOVÁ, E. (2007): Planktic morphospecies of the cyanobacterial genus Anabaena = subg. Dolichospermum 1. part: coiled types. - Fottea 7(1): 1 31 KOMÁREK, J & ZAPOMĚLOVÁ, E. (2008): Planktic morphospecies of the cyanobacterial genus Anabaena = subg. Dolichospermum 2. part: straight types. - Fottea 8(1): 1 14