Взаимосвязь усвоения железа и плотности клеток у диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutum
Концентрация железа лимитирует рост фитопланктона в обширных океанических регионах с высоким содержанием питательных веществ и низким содержанием хлорофилла (HNLC).
В ходе крупномасштабных экспериментов по обогащению железом (in-situ Fe enrichment) в таких регионах наблюдалось цветение фитопланктона с доминированием диатомей, сопровождавшееся значительным поглощением CO2 из поверхностного слоя океана и экспортом углерода в донные отложения.
Исследовательская группа под руководством Ван Гуансэ из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) изучила взаимосвязь между усвоением железа и плотностью клеток у морской диатомовой водоросли Phaeodactylum tricornutum.
Результаты опубликованы в журнале BMC Biology.
«Хотя скорость усвоения железа диатомеями во многом определяет масштаб и продолжительность их цветения, лежащие в основе этого механизмы остаются неясными», — отметил Ван.
Исследователи обнаружили, что при высокой плотности клеток водоросли могут повышать экспрессию белка, ответственного за усвоение железа, чтобы облегчить его ассимиляцию. Сигнальным фактором в этом процессе выступала хлорофилльная флуоресценция от соседних клеток.
Это открытие даёт новое представление о восприятии биотических сигналов у фитопланктона и помогает объяснить механизмы цветения морских диатомей.
В другом исследовании, опубликованном в Algal Research, учёные создали штаммы Phaeodactylum tricornutum с гиперэкспрессией и «заглушением» гена ферритина, чтобы изучить его роль в морфологической трансформации.
Результаты показали, что образование овальных клеток сопровождалось накоплением ферритина. Гиперэкспрессия ферритина у морской диатомеи тесно связана с морфологической трансформацией от веретенообразной к овальной форме, после которой клетки переходят в покоящуюся стадию, сопровождающуюся накоплением абсцизовой кислоты.
Это исследование углубляет понимание молекулярных процессов формирования покоящихся клеток/спор диатомей и предполагает, что накопление ферритина может способствовать секвестрации фотосинтетически связанного атмосферного CO2 в глубины моря.