Preview

Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции

Расширенный поиск

Морфологическая характеристика биоминералов из пяти видов морских водорослей

https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-2-117-122

Полный текст:

Аннотация

Кремниевые биоминералы расположены в виде аморфных структур в клетках и тканях растений, обеспечивая жесткость структуры и защитные функции. Форма и размеры фитолитов хорошо известны и являются полезным инструментом в таксономическом анализе. Впервые мы извлекли и изучили биоминералы кремнезема из пяти морских макроводорослей, которые мы изучили с помощью световой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа (XRD). Было обнаружено более девяти различных морфотипов фитолитов с размерами от ≥ 10 до ≥ 350 микрометров. Часть из этих фитолитов были из оксида кремния, другие из минералов на основе кальция. Гексагональные «сотовые» образования были зарегистрированы только у водоросли Laurencia tropica Yamada, а фитолиты пирамидальной формы были обнаружены только у красной водоросли Tichocarpus crinitus (S.G. Gmelin) Ruprecht. Рентгеноструктурный анализ показал, что они состоят из виргилита и гипса соответственно. Кремниевые фитолиты являются неотъемлемыми частями водорослей, и их морфологическая характеристика может служить основой для палеореконструкции и таксономического исследования бурых и красных водорослей в палеонтологических исследованиях окаменелостей, где вся органическая материя уже разложилась.

Об авторах

А. М. Захаренко
Дальневосточный федеральный университет
Россия

690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8



М. А. Наваз
Дальневосточный федеральный университет
Россия

690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8



В. В. Чайка
Дальневосточный федеральный университет
Россия

690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8



И. В. Земченко
Дальневосточный федеральный университет
Россия

690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8



Т. Ю. Орлова
Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского
Россия

690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17



А. А. Бегун
Национальный научный центр морской биологии им. А.В. Жирмунского
Россия

690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, 17



Р. В. Ромашко
Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук
Россия

690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5



А. Н. Галкина
Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук
Россия

690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5



А. А. Карабцов
Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской академии наук
Россия

690022, г. Владивосток, пр. 100-летия Владивостока, 159



Г. Чанг
Национальный университет Чоннам
Южная Корея
59626 Йосу


К. С. Голохваст
Дальневосточный федеральный университет; Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия

690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8, 

190000, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44



Список литературы

1. Ball T., Chandler-Ezell K., Dickau R., Duncan N., Hart T. C., Iriarte J. et al. Phytoliths as a tool for investigations of agricultural origins and dispersals around the world. Journal of Archaeological Science. 2016;68:32-45. DOI: 10.1016/j.jas.2015.08.010

2. Белоус О.С., Титлянова Т.Б., Титлянов Э.А. Морские растения бухты Троицы и смежных акваторий (Залив Петра Великого, Японское море). Владивосток: Дальнаука; 2013.

3. Cabanes D., Weiner S., Shahack-Gross R. Stability of phytoliths in the archaeological record: A dissolution study of modern and fossil phytoliths. Journal of Archaeological Science. 2011;38(9):2480-2490. DOI: 10.1016/j.jas.2011.05.020

4. Çelekli A., Alslibi Z.A., Bozkurt H. Influence of incorporated Spirulina platensis on the growth of microflora and physicochemical properties of ayran as a functional food. Algal Research, 2019;44:101710.

5. Cuif J.-P., Dauphin Y., Sorauf J.E. Biominerals and fossils through time. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2010.

6. Currie H.A., Perry C.C. Silica in plants: biological, biochemical and chemical studies. Annals of Botany, 2007;100(7):1383- 1389. DOI: 10.1093/aob/mcm247

7. Garbary D.J., Tarakhovskaya E.R. Marine macroalgae and associated flowering plants from the Keret Archipelago, White Sea, Russia. Algae. 2013;28(3):267- 280. DOI: 10.4490/algae.2013.28.3.267

8. Garvie L.A. Decay-induced biomineralization of the saguaro cactus (Carnegiea gigantea). American Mineralogist. 2003;88(11-12):1879-1888. DOI: 10.2138/am-2003-11-1231

9. Golohvast K.S., Chaika V.V., Zakharenko A.M., Sergievich A.A., Zemchenko I.A., Artemenko A.F., Seryodkin I.V. Hexagonal Phytolithes from Red Alga Tichocarpus crinitus. Defect and Diffusion Forum. 2018;386:256-261. DOI: 10.4028/www.scientific.net/ddf.386.256

10. Golokhvast K., Kudryavkina O., Zakharenko A., Chaika V., Kholodov A., Seryodkin I. et al. Phytolithes (SiO2 Microparticles) of some multicellular brown algae. Der Pharma Chemica. 2015;7(11):307-311.

11. Hodso n M.J. The development of phytoliths in plants and its influence on their chemistry and isotopic composition. Implications for palaeoecology and archaeology. Journal of Archaeological Science. 2016;68:62-69. DOI: 10.1016/j.jas.2015.09.002

12. Kumar i, I.S., Kumarasamy D. Studies on phytoliths in some marine plants. International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences. 2014;4:1-5.

13. Leliaert F., Coppejans E. Crystalline cell inclusions: A new diagnostic character in the Cladophorophyceae (Chlorophyta). Phycologia. 2004;43(2):189-203. DOI: 10.2216/i0031-8884-43-2-189.1

14. Madella M., Alexandré A., Ball T. International code for phytolith nomenclature 1.0. Annals of Botany. 2005;96(2):253- 260. DOI: 10.1093/aob/mci172

15. Maggs C.A., Stegenga H. Red algal exotics on North Sea coasts. Helgoländer Meeresuntersuchungen. 1999;52(3- 4):243.

16. Mizuta H., Yasui H. Protective function of silicon deposition in Saccharina japonica sporophytes (Phaeophyceae). Journal of Applied Phycology. 2012;24(5):1177-1182. DOI: 10.1007/s10811-011-9750-8

17. Morga n-Edel K.D., Boston P.J., Spilde M.N., Reynolds R.E. Phytoliths (plant-derived mineral bodies) as geobiological and climatic indicators in arid environments. New Mexico Geology. 2015;37(1):3-20.

18. Nawaz M.A., Zakharenko A.M., Zemchenko I.V., Haider M.S., Ali M.A., Imtiaz M. et al. Phytolith Formation in Plants: From Soil to Cell. Plants. 2019;8(8):E249. DOI: 10.3390/plants8080249

19. Parke r B.C. Occurrence of silica in brown and green algae. Canadian Journal of Botany. 1969;47(4):537-540. DOI: 10.1139/b69-073

20. Piper no D.R. A comparison and differentiation of phytoliths from maize and wild grasses: Use of morphological criteria. American Antiquity. 1984;49(2):361-383. DOI: 10.2307/280024

21. Piper no D.R. Phytoliths: A comprehensive guide for archaeologists and paleoecologists. Lanham, USA: Rowman Altamira Press; 2006.

22. Rao A ., Berg J.K., Kellermeier M., Gebauer D. Sweet on biomine ralization: effects of carbohydrates on the early stages of calcium carbonate crystallization. European Journal of Mineralogy. 2014;26(4):537-552. DOI: 10.1127/0935-1221/2014/0026-2379

23. Raven J., Giordano M. ‘Biomineralization by photosynthetic organisms: Evidence of coevolution of the organisms and their environment. Geobiology. 2009;7(2):140-154. DOI: 10.1111/j.1472-4669.2008.00181.x

24. Romanenko E.A., Romanenko P.A., Babenko L.M., Kosakovskaya I.V. Salt stress effects on growth and photosynthetic pigments’ content in algoculture of Acutodesmus dimorphus (Chlorophyta). International Journal on Algae. 2017;19(3):271-282. DOI: 10.1615/InterJAlgae.v19.i3.70

25. Saunders G. W., Hommersand M.H. Assessing red algal supraordinal diversity and taxonomy in the context of contemporary systematic data. American Journal of Botany. 2004;91(10):1494-1507. DOI: 10.3732/ajb.91.10.1494

26. Schie gl S., Stockhammer P., Scott C., Wadley L. A mineralogical and phytolith study of the Middle Stone Age hearths in Sibudu Cave, KwaZulu-Natal, South Africa: Sibudu Cave. South African Journal of Science, 2004;100(3-4):185- 194.

27. Song Z., McGrouther K., Wang H. Occurrence, turnover and carbon sequestration potential of phytoliths in terrestrial ecosystems. Earth-Science Reviews. 2016;158:19-30. DOI: 10.1016/j.earscirev.2016.04.007

28. Zuccarello G.C., Schidlo N., Mcivor L., Guiry M.D. A molecular re-examination of speciation in the intertidal red alga Mastocarpus stellatus (Gigartinales, Rhodophyta) in Europe. European Journal of Phycology. 2005;40(4):337- 344. DOI: 10.1080/09670260500254743

29. Zurro D., García-Granero J.J., Lancelotti C., Madella M. Directions in current and future phytolith research. Journal of Archaeological Science. 2016;68:112-117. DOI: 10.1016/j.jas.2015.11.014


Для цитирования:


Захаренко А.М., Наваз М.А., Чайка В.В., Земченко И.В., Орлова Т.Ю., Бегун А.А., Ромашко Р.В., Галкина А.Н., Карабцов А.А., Чанг Г., Голохваст К.С. Морфологическая характеристика биоминералов из пяти видов морских водорослей. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020;181(2):117-122. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-2-117-122

For citation:


Zakharenko A.M., Nawaz M.A., Chaika V.V., Zemchenko I.V., Orlova T.Yu., Begun A.A., Romashko R.V., Galkina A.N., Karabtsov A.A., Chung G., Golokhvast K.S. Morphological characterization of biominerals from five multicellular marine algae species. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(2):117-122. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-2-117-122

Просмотров: 39


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-8834 (Print)
ISSN 2619-0982 (Online)