• Очень тонкий и простой в использовании.
• Подходит для украшения ногтей с помощью лака для ногтей, УФ-геля, акрила и т. Д.
• Делаем ногти сверкающими и добавляем ярких красок ногтям!
• Подходит для домашнего или профессионального использования.

Количественный анализ влияния пигментов внутритилакоидного pH и ксантофиллового цикла на распределение и интенсивность времени жизни флуоресценции хлорофилла а в тилакоидах

Зависимое от ксантофиллового цикла диссипация энергии возбуждения у высших растений является одним из наиболее важных регуляторных и фотозащитных механизмов фотосинтеза. Используя параллельную флуориметрию с временным разрешением и амплитудно-импульсную модуляцию, мы изучили влияние внутритилакоидного pH и каротиноидов ксантофиллового цикла на выход флуоресценции хлорофилла (Chl) ФСII в тилакоидах арабидопсиса, шпината и ячменя. Повышение концентрации дитиотреитола в тилакоидах, которые имеют транс-тилакоидный градиент pH мембраны и, как известно, снижают превращение виолаксантина (V) в зеаксантин (Z), приводят к (1) уменьшению относительной интенсивности приблизительно 0.5 нс Chl — компонент распределения времени жизни флуоресценции (тау) и одновременное увеличение составляющей флуоресценции 1,6-1,8 нс и (2) увеличение максимальной интенсивности флуоресценции. Эти эффекты исчезают, когда градиент pH устраняется добавлением нигерицина. Чтобы количественно объяснить эти результаты, мы представляем новую математическую модель, которая описывает одновременное влияние градиента pH транс-тилакоидной мембраны хлоропластов и пигментов цикла ксантофилла на распределение и интенсивность тау-флуоресценции ФСII Chl a. Модель предполагает, что (1) существует специфический сайт связывания для Z (или антераксантина, A) среди или внутри комплекса внутренней антенны (в первую очередь CP29), (2) этот сайт связывания активируется низким внутритилакоидным pH (pK приблизительно 4,5 ), который увеличивает сродство к Z (или A), (3) примерно одна молекула Z или A связывается с активированным сайтом, и (4) это связывание эффективно «переключает» тау-распределение флуоресценции единицы PSII в состояние с снижение тау флуоресценции и интенсивности излучения (концепция «диммерного переключателя»).Предполагается, что это связывание вызывает образование экситонной ловушки с быстрой внутренней константой скорости рассеяния тепла. Статистический анализ данных дает константу равновесной ассоциации Ka, которая находится в диапазоне от 0,7 до 3,4 на PSII для протонированного / активированного сайта связывания для Z (или A). Модель объясняет (1) относительную долю флуоресцентного компонента приблизительно 0,5 нс в зависимости от концентрации Z и A и внутритилакоидного pH, (2) зависимость отношения F’m / Fm от доли 0. Тау-компонент флуоресценции 5 нс (где F’m и Fm — максимальные интенсивности флуоресценции в присутствии и в отсутствие градиента pH), и (3) зависимость отношения F’m / Fm от концентрации Z и A и внутритилакоидный pH.

Биомасса водорослей и пигменты вдоль широтного градиента в озерах Земли Виктории, Восточная Антарктида

• Франческа Боргини Сиенский университет
• Андреа Коласевич Сиенский университет
• Танкреди Карузо Берлинский университет
• Роберто Баргальи Сиенский университет

Ключевые слова: Биоразнообразие, фотосинтетические пигменты, прокси, континентальная Антарктида, осадки, биогеография

Абстрактные

Принято считать, что наземное разнообразие Антарктики уменьшается по мере увеличения широты, но широтные закономерности некоторых организмов не всегда так ясны, как ожидалось.Регион Земли Виктории богат озерами и прудами и простирается на 8 градусов широты, что включает в себя градиенты таких факторов, как солнечная радиация, температура, ледяной покров и продолжительность светового дня. Понимание связей между изменениями окружающей среды и биоразнообразия, обусловленными широтами, имеет важное значение для понимания экологии и эволюции антарктической биоты и для формулирования гипотез о вероятных будущих изменениях биоразнообразия. Поскольку несколько исследований продемонстрировали, что фотосинтетические пигменты являются отличным, хотя и недостаточно используемым инструментом для изучения сообществ озерных водорослей, целью настоящего исследования было изучить вариации биомассы и биоразнообразия водорослей в широтном градиенте Земли Виктории с использованием осадочных пигментов.Мы проверяем гипотезу о том, что биоразнообразие пресноводной среды уменьшается с увеличением широты. На основе наших результатов мы предлагаем использовать количество осадочных пигментов в качестве показателя разнообразия водорослей и сумму хлорофилла a и бактериохлорофилла a с их производными разложения в качестве показателя биомассы. В целом, наши данные показывают, что биомасса и разнообразие уменьшаются по мере увеличения широты, но местные условия окружающей среды, в частности естественные уровни эвтрофирования, могут влиять как на продуктивность, так и на разнообразие.

Ключевые слова: Биоразнообразие; фотосинтетические пигменты; прокси; континентальная Антарктида; отложения; биогеография.

(Опубликовано: 13 мая 2016 г.)

Чтобы получить доступ к дополнительным материалам к этой статье, просмотрите дополнительные файлы в столбце справа (в разделе Инструменты для статей).

Цитирование: Polar Research 2016, 35 , 20703, http://dx.doi.org/10.3402/polar.v35.20703

Загрузки

Данные для скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Франческа Боргини, Сиенский университет

Отделение физических наук, наук о Земле и окружающей среде

Андреа Коласевич, Сиенский университет

Кафедра физических наук, наук о Земле и окружающей среде

Танкреди Карузо, Берлинский университет

Институт экологии растений

Роберто Баргальи, Сиенский университет

Кафедра физических наук, наук о Земле и окружающей среде

Как цитировать

Боргини, Ф. , Коласевич, А., Карузо, Т., и Баргагли, Р. (2016). Биомасса водорослей и пигменты вдоль широтного градиента озер Земли Виктории, Восточная Антарктида. Полярные исследования , 35 . https://doi.org/10.3402/polar.v35.20703

Раздел

Исследовательские / обзорные статьи

Blue Pigment — обзор

1.18.2.2.1 Актинородин

Актинородин ( 1 ) представляет собой синий пигмент, синтезируемый S. coelicolor A3 (2), поликетидный каркас которого должен претерпеть два региоспецифических восстановления, две внутримолекулярные альдольные конденсации, гемикетализацию, ароматизацию двух колец, с образованием хинона, гидроксилирования и димеризации. Весь кластер генов act (который включает примерно 22 гена и простирается примерно на 26 килобаз (т.п.н.)) был клонирован ²⁹ и секвенирован, ^{23,28,34–36} и множество случайно сгенерированных и целевых мутантов (включая биосинтетические, регуляторные мутации и мутации генов устойчивости) были изолированы в этом хромосомном локусе. ^37,38 Действительно, поскольку путь биосинтеза актинородина был первым путем изучения природных продуктов актиномицетов, который был изучен на генетическом уровне, непропорционально большая часть набора генетических инструментов для анализа микробных природных продуктов была разработана в контексте этой модельной системы.

act PKS включает минимальные компоненты PKS (KS, CLF, ACP), которые вместе синтезируют основную цепь октакетида, C-9-кеторедуктазу (KR), дидомен ароматазу / циклазу (ARO / CYC), которая необходима для образование первого ароматического кольца и второго цикла циклазы (CYC2) (см. схему 1).Кроме того, исходя из приведенного выше определения PKS, C-3 еноилредуктаза и циклаза / дегидратаза третьего кольца (если таковая существует) также могут связываться с комплексом PKS. Гены KS и CLF, по-видимому, трансляционно связаны в этом и большинстве других кластеров ароматических генов PKS. Хотя это предполагаемое трансляционное соединение, как было показано, не является существенным для функциональной экспрессии генов, обнаружение почти универсального трансляционного связывания привело к гипотезе, что эти два белка, вероятно, связаны в стехиометрическом соотношении. ^23,26,39 В кластере генов act гены ACP, ARO / CYC и CYC2 также трансляционно связаны и лежат непосредственно ниже генов KS и CLF, тогда как ген KR работает в противоположном направлении (как показано на рисунке 1). ^23,28 act ARO / CYC, по-видимому, является белком дидомена, чья N -концевая половина аналогична по последовательности его собственной C -концевой половине. ⁴⁰

Схема 1.

Гены act KS и ACP обладают высокой степенью сходства последовательностей с их аналогами синтазы жирных кислот. Как указано выше, CLF гомологичен KS, но не имеет консервативного цистеинового остатка KS. Было обнаружено, что C-9 KR имеет наибольшее сходство с бактериальной рибитолдегидрогеназой. ²⁸ Ни ARO / CYC, ни CYC2 не обладают каким-либо механически значимым сходством последовательностей с любыми белками, не относящимися к PKS, в базе данных. ²³

В дополнение к вышеуказанным генам PKS, кластер генов act также кодирует несколько генов post-PKS, включая оксидоредуктазу, которая может играть роль в реакциях димеризации или гидроксилирования, ⁴¹ четыре гена которые могут катализировать две реакции гидроксилирования на поздних стадиях, ³⁶ С-3 дегидрогеназу и две предполагаемые еноилредуктазы. ³⁵ Точные функции большинства этих генов остаются неясными.

Как птицы делают разноцветные перья

Как и следовало ожидать, из удивительного разнообразия цветов и узоров, которые демонстрируют более 10 000 видов птиц, обитающих в мире, птицы могут различать цвета. Цвет перьев птицы формируется двумя разными способами: либо из-за пигментов, либо из-за преломления света, вызванного структурой пера. В некоторых случаях цвета перьев являются результатом сочетания пигментных и структурных цветов. Зелень некоторых попугаев является результатом желтых пигментов, перекрывающих синий цвет перьев.

Пигментация

Пигменты — это окрашенные вещества, которые можно найти как в растениях, так и в животных. Окраска, создаваемая пигментами, не зависит от структуры пера. Окрашивание пигмента у птиц происходит от трех разных групп: каротиноидов, меланинов и порфиринов.

Каротиноиды

Красный цвет северного кардинала происходит из класса пигментов, называемых каротиноидами. Каротиноиды вырабатываются растениями и приобретаются при поедании растений или при употреблении в пищу чего-то, что съело растение. Каротиноиды ответственны за ярко-желтый цвет, наблюдаемый у щеглов и желтых певчих птиц, а также за блестящий оранжево-желтый цвет у самцов блэкбернской славки. Каротиноиды могут взаимодействовать с меланином, создавая цвета, подобные оливково-зеленому цвету самки алого танагера.

Меланины

Меланины встречаются в виде крошечных цветных гранул как в коже, так и в перьях птиц. В зависимости от их концентрации и местоположения меланины могут давать цвета от самого темного черного до красновато-коричневого и бледно-желтого.

Меланин обеспечивает больше, чем просто окраску. Перья, содержащие меланин, прочнее и устойчивее к износу, чем перья без меланина. Перья без пигментации — самые слабые. У многих других белых птиц есть черные перья на крыльях или черные кончики крыльев.Эти маховые перья наиболее подвержены износу. Меланин, из-за которого кончики выглядят черными, также обеспечивает дополнительную прочность.

Порфирины

Порфирины, третья группа пигментов, получают путем модификации аминокислот. Хотя точная химическая структура каждого порфирина различается, все они имеют общую черту. Они флуоресцируют ярко-красным светом при воздействии ультрафиолета, как некоторые горные породы и минералы.Порфирины бывают разных цветов, включая розовый, коричневый, красный и зеленый. Порфирины обнаружены у некоторых видов сов, голубей и галловых. Они также могут производить бриллиантовую зелень и красные турако.

Аномалии цвета

Когда пигменты присутствуют (или отсутствуют) на необычном уровне, внешний вид птицы может резко измениться. Отклонения от нормы цвета, хотя и не являются обычным явлением, происходят регулярно.Виды птиц, у которых обычно наблюдаются аберрантные белые пятна, включают канадский гусь, американский ворон, черношапочный синица, темноглазый юнко, обыкновенный гракл и домашний воробей.

Структурные цвета

Разнообразие окрасов птиц дополняют окрасы, обусловленные структурой пера. Эти цвета создаются вместо пигментов, поскольку свет преломляется белками пера.

Радужные перья

Самый известный пример — горжет (горловые перья) многих видов колибри.Переливающиеся цвета горжета являются результатом преломления падающего света, вызванного микроскопической структурой бородок пера. Преломление работает как призма, разделяя свет на насыщенные составляющие цвета. При изменении угла обзора преломленный свет становится видимым на светящемся, переливающемся переливающемся дисплее. У многих видов птиц перья переливаются переливами, в том числе у пурпурной галлинулы и трехцветной цапли.

Перья без радужных оттенков

Не все структурные цвета переливаются.Крошечные воздушные карманы в зазубринах перьев могут рассеивать падающий свет, что приводит к получению определенного, не переливающегося цвета. Таким образом почти всегда получаются синие цвета перьев. Примеры включают синие перья синих птиц, овсянок индиго, голубых соек и стеллеровских соек.

Синий цвет перьев овсянки индиго, горной синей птицы и сойки стеллера является структурным цветом. Если вы найдете перо Голубой сойки или Стеллеровой сойки, вы сами убедитесь, как это работает. Сначала понаблюдайте за пером при нормальном освещении, и вы увидите ожидаемый синий цвет. Затем попробуйте осветить перо сзади. Когда свет проходит через перо, оно будет коричневым. Синий цвет теряется, потому что свет больше не отражается, а коричневый проявляется из-за меланина в перьях.

Ультрафиолетовые перья

Структура пера многих видов также отражает свет в ультрафиолетовом диапазоне. Поскольку многие птицы могут различать большее количество цветов, чем люди, в том числе ультрафиолетовые волны, они могут казаться совершенно разными друг для друга, чем для нас.

Повреждение фотосинтеза и защитные пигменты в растениях из широтного арктического / альпийского градиента, подвергнутого дополнительному УФ-В-излучению в полевых условиях на JSTOR

Арктические и альпийские растения, выращенные из семян, собранных в разных местах вдоль широтного градиента, были изучены, чтобы определить, будут ли популяции, живущие в различных условиях солнечного УФ-В-излучения, демонстрировать дифференциальное подавление фотосинтеза при дополнительном УФ-В-облучении в полевых условиях.В целом, растения, собранные с экваториальных, альпийских участков, где солнечное УФ-В-излучение является высоким, не показали УФ-В-индуцированного повреждения светонасыщенного или ограниченного светом фотосинтеза, как измерено по газообмену интактных листьев. Подавление фотосинтеза было обнаружено у некоторых, но не у всех экотипов или видов, собранных в более высоких широтах, где эффективное УФ-В излучение ниже. При дополнительном воздействии УФ-В-излучения при полном солнечном спектре в полевых условиях значительное накопление УФ-поглощающих пигментов листьев происходило только в популяциях из более высоких широт.Большинство альпийских популяций, по-видимому, были защищены от повреждения УФ-В без дополнительного накопления пигмента, тогда как повышенный уровень пигмента не обязательно действовал для полной защиты населения от более высоких широт. Нарушение фотосинтеза у этих видов также не было связано с соотношением массы листа к площади листа. Эти результаты предоставляют дополнительные подтверждающие доказательства существования заметного широтного градиента УФ-В-излучения, но предполагают, что различия в чувствительности УФ-В внутри и между видами не могут быть объяснены исключительно различиями в защите УФ-В-излучения УФ-излучением. поглощающие пигменты листьев и / или структуру листа.

Миссия исследований в Арктике, Антарктике и Альпах (AAAR) заключается в улучшении понимания окружающей среды холодных регионов путем публикации оригинальных научных исследований из прошлых, настоящих и будущих высокоширотных и горных регионов. Быстрые изменения окружающей среды, происходящие сегодня в холодных регионах, подчеркивают глобальную важность этого исследования. AAAR публикует рецензируемые междисциплинарные статьи, включая оригинальные исследовательские работы, короткие сообщения и обзорные статьи.Многие из этих работ синтезируют множество дисциплин, включая экологию, климатологию, геоморфологию, гляциологию, гидрологию, палеоокеанографию, биогеохимию и социальные науки. Статьи могут быть одно- или многопрофильными, но должны иметь междисциплинарную привлекательность. Приветствуются специальные тематические выпуски и сборники. Журнал получает статьи от различных групп международных авторов из академических кругов, государственных учреждений и землеустроителей. Кроме того, в журнале публикуются авторские статьи, рецензии на книги и памятные записки.AAAR связан с Институтом арктических и альпийских исследований (INSTAAR), старейшим действующим научно-исследовательским институтом Университета Колорадо в Боулдере.

Основываясь на двухвековом опыте, Taylor & Francis быстро выросла за последние два десятилетия и стала ведущим международным академическим издателем. Группа издает более 800 журналов и более 1800 новых книг каждый год, охватывая широкий спектр предметных областей и включая журнал. отпечатки Routledge, Carfax, Spon Press, Psychology Press, Martin Dunitz и Taylor & Francis.Taylor & Francis полностью привержены публикации и распространению научной информации высочайшего качества, и сегодня это остается основной целью.

(PDF) Биомасса водорослей и пигменты вдоль широтного градиента в озерах Земли Виктории, Восточная Антарктида

Боркард Д., Лежандр П. и Драпо П. 1992. Выделение

пространственного компонента экологической изменчивости. Экология 73,

10451055.

Боргини Ф.И Баргагли Р. 2004. Изменения концентраций основных ионов

в талых снегах и наземных водах

на севере Земли Виктории, Антарктида. Наука об Антарктике

16, 107–115.

Боргини Ф., Коласевич А., Карузо Т. и Баргальи Р. 2008.

Временные изменения химического состава воды северной Виктории.

Озера суши (Антарктида). Водные науки 70 134–141.

Боргини Ф., Коласевич А., Карузо Т. и Баргальи Р. 2011.

Обновленная информация об осадочных пигментах в озерах Земли Виктории

(Восточная Антарктида). Исследования Арктики, Антарктики и Альп 43,

22–34.

Бойеро Л. 2002. Биоразнообразие насекомых в пресноводных экосистемах:

Существует ли широтный градиент? Морские и пресноводные

Research 53, 753–755.

Броуди П.А. 1996. Разнообразие, распространение и распространение

антарктических наземных водорослей. Биоразнообразие и сохранение 5,

1307–1335.

Броуди П.А. И Смит Р.А. 1994. Предварительное исследование

разнообразия, выживаемости и распространения водорослей привело к появлению

в Антарктиде в результате деятельности человека. Труды Симпозиума по полярной биологии NIPR

7, 185–197.

Cannone N. 2006. Сеть для мониторинга экосистемы суши —

проходит вдоль широтного градиента в континентальной Антарктиде.

Антарктические науки 18, 549–560.

Конрад К.Ф., Уилсон К.H., Harvey I.F., Thomas C.J. & Sherratt

T.N. 1999. Характеристики распространения семи видов стрекоз

в сельскохозяйственном ландшафте. Экография 22, 524531.

Convey P. 1996. Влияние экологических характеристик

на характеристики жизненного цикла наземной биоты Антарктики.

Biological Reviews 71, 191–225.

Додсон С.И., Арнотт С.Е. И Коттингем К.Л. 2000. Связь в озерных сообществах между первичной продуктивностью

и видовым богатством.Экология 81, 2662–2679.

Фальковски П.Г. И Рэйвен Дж. 1997. Водный фотосинтез.

Мальден, Массачусетс: Blackwell Science.

Fanzutti GP, Finocchiaro F., Simeoni U., Stefanini S. &

Taviani M. 1989. Разведка некоторых небольших озер около

побережья северной части Земли Виктории (Антарктида): гидро-

биологические и седиментологические аспекты . Bollettino di Oceano-

logia Teorica e Applicata 7,1724.

Фернандес-Карасо Р., Verleyen E., Hodgson D.A., Roberts

S.J., Waleron K., Vyverman W. & Wilmotte A. 2013. Конец

Голоценовые изменения в структуре сообщества цианобактерий

в морских антарктических озерах. Журнал палеолимнологии 50,

15–31.

Field R., Hawkins BA, Cornell HV, Currie DJ, Diniz-Filho

AF, Gue

`

gan J., Kaufman DM, Kerr JT, Mittlebach GG,

Oberdorf T., O’Brien Э.М. и Тернер-младший2009. Пространственные виды —

градиентов богатства по шкалам: метаанализ. Журнал

Биогеография 36, 132

147.

Фуманти Б. и Кавачини П. 2005. ANTADATA: база данных

по биогеографии неморских водорослей в континентальной Антарктиде.

CD-ROM. Рим: Римский университет Ла Сапиенца.

Гастон К.Дж. 2000. Глобальные закономерности в биоразнообразии. Nature 405,

220–227.

Гилиццони П., Либера В., Манка М., Мозелло Р., Ruggiu D. &

Tartari G. 1992. Предварительные результаты лимнологических исследований

в районе залива Терра Нова (Антарктида). В R. Mosello et al.

(ред.): Лимнология на группах удаленных озер: текущие и планируемые

мероприятия. Стр. 107120. Вербания Палланца: Итальянский институт гидробиологии

.

Guilizzoni P., Libera V., Tartari G., Mosello R., Ruggiu D.,

Manca M., Nocentini A., Contesini M., Panzani P. & Beltrami

M.1989. Indagine per una caratterizzazione limnologica di

ambienti lacustri antartici. (Обзор лимнологических характеристик —

озер Антарктики.) В B. Battaglia et al.

(ред.): Atti del I Convegno di Biologia Antartica. (Материалы первого совещания

по антарктической биологии.) Стр. 377408. Падуя: Edizioni

Universitarie Patavine.

Hawes I. & Schwarz A.M. 1999. Фотосинтез в экстремальной тени

: бентосные микробные маты из озера

Хоар, постоянно покрытого льдом антарктического озера.Journal

of Phycology 35, 448–459.

Хиллебранд Х. 2004. Об общности широтного градиента разнообразия

. Американский натуралист 163, 192–211.

Ходжсон Д.А., Полдень П.Е., Виверман В., Брайант К.Л., Гор

Д.Б., Эпплби П., Гилмор М., Верлейен Э., Саббе К., Джонс

В.Дж., Эллис-Эванс Дж. 2001. Были ли холмы Ларсе-

манн свободными ото льда во время последнего ледникового максимума?

Antarctic Science 13, 440–454.

Ходжсон Д.А., Робертс Д., Макминн А., Верлейен Э., Терри Б.,

Корбетт К. и Вайверман В. 2006. Недавнее быстрое повышение солености

в трех озерах Восточной Антарктики. Журнал палеолимнологии 36,

385406.

Hodgson DA, Vyverman W., Verleyen E., Sabbe K., Leavitt

PR, Taton A., Squier AH & Keely BJ 2004. Environ-

психических факторов, влияющих на пигментный состав in

бентосных микробов. сообщества в озерах Восточной Антарктики.

Экология водных микробов 37, 247–263.

Hurley J.P. & Watras C.J. 1991. Идентификация бактериофиллов

в озерах с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ. Лимнология и

Океанография 36, 307–315.

Джеффри С.В., Мантура Р.Ф.К. И Райт С.В. 1997. Фитопланктон

пигментов в океанографии: руководство к современным методам. Париж:

Издательство ЮНЕСКО.

Каспрзак П., Падиса

`

kc J., Koschel R., Krienitz L. & Gervai F.

2008. Концентрация хлорофилла а в трофическом градиенте

озер: оценка биомассы фитопланктона? Limnologica

38, 327–338.

Лами А., Мусацци С., Маркетто А., Бучака Т., Кернан М.,

Джеппенсен Э. и Гилиццони П. 2009. Осадочные пигменты в

308 альпийских озерах и их связь с

градиентами окружающей среды. Успехи в лимнологии 62, 247–268.

Лоули Б., Рипли С., Бридж П. и Конвей П. 2004. Molecular

анализ географических закономерностей эукариотического разнообразия в

антарктических почвах.