Determinace sinic vodních květů v ČR Polyfázický přístup on species level

Determinace sinic vodních květů v ČR Polyfázický přístup on „species“ level

Determinační praktikum PřF UK, 19. 11. 2007 Mgr. Lenka Šejnohová, Botanický ústav AVČR, Brno Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie Botanický ústav Akademie věd ČR, Brno

Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny Botanický ústav Akademie věd ČR, Brno & Masarykova Univerzita

CCT – 4 sekce Vedoucí centra: : Doc. Ing. Blahoslav Maršálek, PhD.

1. Sekce cyanotoxinů Vedoucí sekce: Doc. Mgr. Luděk Bláha, PhD. analýzy cyanotoxinů, vlivy cyanotoxinů na ostatní organismy

2. Technologická sekce Vedoucí sekce: Doc. Ing. Blahoslav Maršálek, PhD. možnosti omezení rozvoje vodních květů sinic, metody pro detekci sinic

3. Sekce popularizace a ekologické výchovy Vedoucí sekce: Ing. Eliška Maršálková, PhD. popularizace problematiky sinic, školení a semináře pro odbornou veřejnost

4. Sekce autekologie a biologie sinic Vedoucí sekce: Mgr. Lenka Šejnohová autekologie sinic vodních květů, determinace fytoplanktonu a fytobentosu

Disertační práce:

Taxonomie a autekologie rodu Microcystis

Mgr. Lenka Šejnohová Školitel: Doc. Ing. Blahoslav Maršálek, CSc. Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie Botanický ústav Akademie věd ČR, Brno


Základní charakteristika sinic - 4vrst b. st. – gramnegativní bakterie - thylakoidy –- chl a, (b, c ), α- i β- karoten, xantofyly fykobilizómy: c-fykobilin, c-fykoerytrin, c-allofykocyanin - zás.l.: sinicový škrob - heterocyty: fixace vzdušného N - akinety: přežívání - gas vesicles: specifické plynové váčky - osídlují všechny biotopy - rozmnožování: výhradně nepohlavně - význam: vodní květy, použití ve výživě, farmacii a zemědělství http://www.sinicearasy.cz/pages/pokr/sinice

Vodní květy sinic (VKS) z

? Taxonomická jednotka, spojení ?

Ne vše co se vznáší na hladině jsou VKS …

Vodní květy sinic (VKS) sinice s aerotopy složené z gas vesiklů

65nm

Funkce: vznášení se na hladině

Vodní květy sinic – různé řády Řád

Typ stélky

Heterocyty

Akinety

Zástupci

Chroococcales

kokální

NE

NE

Microcystis,Chroococcus Woronichinia

Oscillatoriales

Vláknitá nevětvená

NE

Planktothrix,Oscillatoria, Phormidium, Spirulina Trichodesmium

NE

Nostocales

vláknitá nevětvená nebo s nepravým větvením

ANO

ANO

Nostoc, Anabeana, Anabaenopsis Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Tolypothrix Gloeotrichia

Stigonematales

Vláknitá s pravým větvením

ANO

ANO

Hapalosiphon, Stigonema

Na jaké znaky se při určování sinic musíme zaměřit Při určování sinic si musíme být vědomi: - sinice jsou staré organizmy prokaryotního typu, jsou proto mimořádně adaptabilní a to je spojeno s jejich širokou morfologickou variabilitou v rámci jednoho „druhu“ - není zde pohlavní rozmnožování

NUTNÉ prohlédnout co nejvíce kolonií nebo vláken v populaci a buňky měřit! - určovat KOMBINACÍ více ZNAKŮ, tzv. trvalých U vláknitých typů: U kokální typů: - velikost a tvar buněk - přímé/spirální vlákno - tvar kolonií - velikost a tvar buněk - uspořádání buněk v koloniích - míra zaškrcování vláken na přepážkách - šířka a forma slizu - vlákna jsou samostatná nebo tvoří shluky - přítomnost heterocytů a akinet (jejich tvar a umístění ve vlákně) - tvar koncových buněk Dobře určený druh (morfospecies): - musí odpovídat všem znakům, které jsou uvedeny v charakteristice druhu - pokud se vyskytnou sebemenší odchylky od charakteristiky druhu, je mnohem správnější k druhovému označení přiřadit cf. (znamená srovnej=confer) nebo za rod vložit pouze zkratku sp., než populaci označit nesprávným jménem

KOKÁLNÍ STÉLKA: Microcystis aeruginosa M. botrys M. flos-aquae M. ichthyoblabe M. natans M. smithii M. viridis M. wesenbergii Woronichinia naegeliana

VLÁKNITÁ STÉLKA: Anabaena affinis Anab. circinalis Anab. compacta Anab. crassa Anab. danica Anab. flos-aquae Anab. lemmermannii Anab. macrospora Anab. mendotae Anab. planctonica Anab. sigmoidea Anab. smithii Anab. solitaria Anab. spiroides Anab. viguieri Anabaenopsis arnoldii Anabs. milleri Anabs. elenkinii

Aphanizomenon elenkinii Aph. flos-aquae Aph. gracile Aph. issatschenkoi Aph. klebahnii Aph. yezoense Cylindrospermopsis raciborskii Gloeotrichia echinulata Planktothrix agardhii P. isothrix P. rubescens

KLÍČ NAD RÁMEC VK ZAHRNUJE Limnothrix redekei Pseudanabaena sp.

Chroococales Microcystis

vs.

Woronichinia

Forma slizu

Tvar buněk

Uspořádání buněk

Pět nejčastějších druhů r. Microcystis v ČR Vel. b.

Tvar kolonie

Sliz

2 – 3,2

nepravidelně sférické

rozplývavý, nezřetelný, někdy chybí

3,5 – 4,8

pravidelný kulovitý

4–7

4–6 5–9

krychlovité

Nahuštění b.

Druh

pravidelně rovnoměrně, zprvu M. ichthyoblabe velice hustě

rozplývavý

pravidelně rovnoměrně

M. flos-aquae

kopíruje okraje skupin b.

nepravidelně balíčkovité shluky

M. viridis

pravidelně rovnoměrně

M. aeruginosa

náhodně rozmístěné b.

M. wesenbergii

laločnaté, rozplývavý některé kolonie otvory zřetelně laločnaté, ohraničený, otvory oddálen od b.

..\..\Tax_sekce\IKVK\Vypracovani\IK_final\Interaktivni klic vyprac final\IKVK_sinic_1_unor06.ppt

Jak se naučit určovat VKS 1) Pomůcky Šejnohová et. al. (2005): Interaktivní klíč k určování vodních květů sinic CD () – r. 2008 plánovaná aktualizace + www forma Komárek, J. (1999): Přehled planktonních sinic v povodí Labe. IKSE/MKOL, Magdeburg. Komárek J. (1996): Klíč k určování vodních květů sinic v České republice. In: Maršálek B., Keršner V. & Marvan P. ed., Vodní květy sinic, p. 22-85, Brno. Komárek, J., Anagnostidis, K. (1999): Cyanoprocaryota – 1. Teil:Chroococcales.- In: Ettl, H., Gerloff, J., Heynig, H., Mollenhauer, D. (eds.): Süßwasserflora von Mitteleuropa, Band 19/1, Gustav Fischer Verlag. Komárek, J., Anagnostidis, K. (2005): Cyanoprokaryota – 2. Teil/ 2nd Part: Oscillatoriales. – In: Buedel B., Krienitz L., Gaertner G. & Schagerl M. (ed.), Süsswasserflora von Mitteleuropa, Band 19/2, Elsevier/Spektrum, Heidelberg. 2) Kurzy & konference Cyanobakterie 2004, 2006, 2008 – 2.-4.4. Taxonomické schůzky CCT – pátky 1x měsíčně http://www.sinice.cz/fytobentos/schuzky.htm Determinační kurzy fytoplankton – se specializací na VKS ve spolupráci SZU

Kontakty www.sinice.cz z www.sinice.cz/fytobentos z www.sinice.cz/fytobentos/algokurzy.htm z

z

Mailing list: [email protected]

z

Kontakt na mě: [email protected]

Polyfázický přístup v taxonomii sinic - moderní taxonomie sinic - kombinace mnoha metodických přístupů: molekulární studie 16S rRNA, ultrastruktura, morfologie

Microcystis Genera level – 16S rRNA potvrzeno Species level: ??? Ekologický a toxikologický rozdíl !!!

Metodika MALDI TOF

1. Odběr kolonií - plankton 400kol v průběhu sezóny Brněnská přehrada + 50kol plankton Břilický r. se zaměřením na M.flos-aquae

21

5 13 17

6. Oligopeptidové složení

550

770

mass m/z in Da

990

1210

5. MALDI-TOF MS

2. Izolace

3. Colony passport - určen druh - fotogr. dokumentace

Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie Botanický ústav Akademie věd ČR, Brno

4.Přenesení kolonie na template


Morfologické znaky u r. Microcystis vs. výskyt toxických oligopeptidů - CCA 51

46

M.aer.

77 cel_d_3

10.11. 43 92

M.icht.

5

82 62

m_0

41 23

81

clusters

15

38 7

cel_d_2

M.vir.

holes

59 17 86 63 76 47 70 74 13

cell diameter

Mcyst

9.7. 61

M.f-a..

cel_d_4 m_II_2 68

velikost buněk vs. produkce Mcyst

– malé buňky (2-3,5 um) - nižší frekvence pouze 27% – 5-6 um – frekvence 46-100%

Monitoring vodních květů sinic v ČR

Shrnutí výsledků mikroskopických rozborů VK Mgr. Lenka Šejnohová Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie Botanický ústav Akademie věd ČR, Brno


Organizace MVKS - historie 1. Odběr r. 1994 – Doc. Ing. B.Maršálek, CSc. – Vzorků celkem : 78 – Determinace: J.+J. Komárkovi – Finanční zázemí: Sdružení flos-aquae 2. Odběr r. 1999 – Rozšíření počtu lokalit (125) a vzorků (189) – Navíc analýzy Mcyst!! 3. Odběr 2004 – zahájení každoročního monitoringu (finanční zázemí 2004-2006 GAAV) – r. 2007 – hrazení výdajů SFA

Organizace MVKS - současnost Hlavní organizátor: Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny z Spolupracující instituce: 24 lidí (celkem 8 institucí, především Podniky Povodí, ZU Liberec) z Cíle: 1a) Jaké % fytoplanktonu tvoří v ČR sinice 1b) Jaké druhy sinic VK se v ČR pravidelně vyskytují 1c) V jakých sezónách dominují VK ve fytoplanktonu z

2a) Monitoring výskytu Mcyst intra/extracel. 2b) Lze odvodit asociaci výskytu Mcyst a rodu/druhu VK 3) Porovnání výsledků s okolními evropskými státy

Systém monitoringu VKS Počet lokalit: 125 Frekvence odběrů: 3x v sezóně (červen, červenec, srpen) Typ vzorků:

Vzorek volná voda

Analýza determinace, toxikologie

síťový plankton

determinace

filtrovaná voda (20um)

toxikologie

biomasa

toxikologie

Zpracování: - % obsah biomas hlavních rodů VKS - Podniky Povodí, ZU Liberec, CCT

Jaké rody tvoří VKS v ČR 100% 90% 80%

Woronichinia

70%

Planktothrix

60%

Cylindrospermopsis

50%

Aphnizomenon

40%

Anabaena

30%

Microcystis

20% 10% 0% 2004

2005

2006

Nejčastější rody tvořící VK Kokální: Woronichinia, Microcystis

Vláknité:

Planktothrix, Anabaena, Anabaenopsis, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis

Nádrže zasažené rozvojem VK nejvíce Brněnská přehrada z České Údolí z Hracholusky z Nové Mlýny z Opatovický rybník z Rožmberk z Skalka z Vajgar z Žlutice z

Oddělení experimentální fykologie a ekotoxikologie Botanický ústav Akademie věd ČR, Brno


Determinace sinic vodních květů v ČR Polyfázický přístup on species level

Recommend Documents