Diatom culture collection of the Karadag scientific station (Crimea)

Main Article Content

Davidovich N. A., Davidovich O. I., Podunay Yu. A. Diatom culture collection of the Karadag scientific station (Crimea). Marine Biological Journal, 2017, vol. 2, no. 1, pp. 18-28. doi: 10.21072/mbj.2017.02.1.03

Article Details

Abstract

Diatoms present one of the most diverse groups of microalgae: there are about 30 thousands recognized species and existence of 100 thousand species is supposed in total. In the course of evolution, which was accompanied by two phases of symbiogenesis and significant lateral gene migration from prokaryotes and protozoa, diatoms inherited a unique set of genes, pathways of biosynthesis, and physiological properties. The use by human of genetic and bioproduction potential of diatoms is extremely low. There are several reasons for such a situation, among them a weak knowledge of the diatom biology and very low, in contrast to other groups of unicellular algae, their representation in culture collections. Isolation of clones (strains) and establishing new cultures is at first glance a trivial task, however, when trying to estimate the number of species maintaining in the world famous collections in the form of live cultures, we have to recognize the fact that in practice it is not solved. A possible explanation for this is that there is no experience sufficient for cultivation of diatoms and right idea about their life cycles. At Karadag research station, studying of diatoms has been lasting for over forty years. Three generations of researchers has accumulated vast experience in isolation and maintenance of clonal cultures. To date, a working collection has been formed, which includes more than 400 clones belonging to 27 marine and 7 freshwater species. The cultures are kept in liquid media and regularly reinoculated. The origin of clones, in addition to the Black Sea, covers different regions of the oceans; freshwater species were taken from many regions throughout Eurasia. The culture collection is important for research work, in particular for study of reproductive peculiarities, species biogeography, intraspecific variation; but it has also significant potential for practical use.

Authors

N. A. Davidovich

http://orcid.org/0000-0002-3510-0453

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=753282

O. I. Davidovich

http://orcid.org/0000-0003-3768-5878

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=906768

Yu. A. Podunay

http://orcid.org/0000-0002-0519-2908

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=818206

References

1. Давидович Н. А. Наследование пола при внутриклоновом воспроизведении облигатно двудомного вида Nitzschia longissima (Bréb.) Ralfs (Bacillariophyta) // Альгология. 2005. Т. 15, № 4. С. 385–398. [Davidovich N. A. Sex inheritance during intraclonal reproduction in the obligatory dioecious species Nitzschia longissima (Bréb.) Ralfs (Bacillariophyta). Al’gologiya, 2005, vol. 15, no. 4, pp. 385–398. (in Russ.)].

2. Давидович Н. А., Давидович О. И. Использование среды ESAW в опытах по изучению полового воспроизведения диатомовых водорослей // Карадаг - 2009. Сборник трудов, посвященный 95-летию Карадагской научной станции и 30-летию Карадагского природного заповедника Национальной академии наук Украины / ред. А. В. Гаевская, А. Л. Морозова. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. С. 538–544. [Davidovich N. A., Davidovich O. I. Ispol’zovanie sredy ESAW v opytah po izucheniyu polovogo vosproizvedeniya diatomovyh vodoroslej. In: Karadag - 2009. Sbornik trudov, posvyashchennyj 95-letiyu Karadagskoj nauchnoj stantsii i 30-letiyu Karadagskogo prirodnogo zapovednika Natsional’noj akademii nauk Ukrainy / A.V. Gaevskaya, A.L. Morozova (Eds.). Sevastopol’: EKOSI-Gidrofizika, 2009, pp. 538–544. (in Russ.)].

3. Давидович Н. А., Давидович О. И., Подунай Ю. А., Шоренко К. И., Куликовский М. С. Репродуктивные особенности диатомовых водорослей: значение для культивирования и биотехнологии // Физиология растений. 2015. Т. 62, № 2. С. 167–175. [Davidovich N. A., Davidovich O. I., Podunaj Yu. A., Shorenko K. I., Kulikovskij M. S. Reproductive properties of diatoms significant for their cultivation and biotechnology. Fiziologiya rastenij, 2015, vol. 62, no. 2, pp. 167–175. (in Russ.)].

4. Давидович Н. А., Шоренко К. И., Давидович О. И., Подунай Ю. А. Исторический очерк и перспектива изучения диатомовых водорослей (Bacillariophyta) на Карадаге // 100 лет Карадагской научной станции им. Т. И. Вяземского : сборник научных трудов / ред. А. В. Гаевская, А. Л. Морозова. Симферополь : Н. Орiанда, 2015. С. 441–450. [Davidovich N. A., Shorenko K. I., Davidovich O. I., Podunaj Yu. A. Istoricheskij ocherk i perspektiva izucheniya diatomovyh vodoroslej (Bacillariophyta) na Karadage. In: 100 let Karadagskoj nauchnoj stantsii im. T. I. Vyazemskogo : sbornik nauchnyh trudov / A. V. Gaevskaya, A. L. Morozova (Eds.). Simferopol’: N. Orianda, 2015, pp. 441–450. (in Russ.)].

5. Жузе А.П., Прошкина-Лавренко А.И., Шешукова В.С. Диатомовый анализ. Кн. 1 / pед. А.И. Прошкина-Лавренко. Москва ; Ленинград : Гос. изд-во геол. лит-ры, 1949. 239 с. [A.P. Zрuze, A.I. Proshkina-Lavrenko, V.S. Sрeshukova. Diatomovyj analiz. Kn. 1 / A.I. Proshkina-Lavrenko (Ed.). Moscow ; Leningrad: Gos. izd-vo geol. lit-ry, 1949, 239 p. (in Russ.)].

6. Комаристая В.П., Горбулин О.С., Догадина Т.В. Водоросли в базе данных мировых коллекций живых культур WDCM CCINFO // Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія: Біологія. 2015. Вып. 25. С. 57-63. [Komaristaya V.P., Gorbulin O.S., Dogadina T.V. Vodorosli v baze dannyh mirovyh kollektsij zhivyh kul’tur WDCM CCINFO. Vіsnik Harkіvs’kogo natsіonal’nogo unіversitetu іmenі V. N. Karazіna. Serіya: Bіologіya, 2015, iss. 25, pp. 57-63. (in Russ.)].

7. Мережковскій К.С. Теория двух плазм, как основа симбиогенеза, нового учения о происхождении организмов. Казань : Типо-литографія Имп. Ун-та, 1909. 97 c. [Merezhkovskіj K.S. Teoriya dvuh plazm, kak osnova simbiogeneza, novogo ucheniya o proishozhdenii organizmov. Kazan’ : Tipo-litografіya Imp. Univ., 1909, 97 p. (in Russ.)].

8. Орлова Т.Ю., Айздайчер Н.А., Стоник И.В. Лабораторное культивирование морских микроводорослей, включая продуцентов фитотоксинов : научно-методическое пособие. Владивосток : Дальнаука, 2011. 89 с. [Orlova T.Yu., Ajzdajcher N.A., Stonik I.V. Laboratornoe kul'tivirovanie morskih mikrovodoroslej, vklyuchaya produchentov fitotoksinov : nauchno-metodicheskoe posobie. Vladivostok: Dal'nauka, 2011, 89 p. (in Russ.)].

9. Стельмах Л.В. Создание и сохранение // Микроводоросли Черного моря: проблемы сохранения биоразнообразия и биотехнологического использования / pед. Ю.Н. Токарев, З.З. Финенко, Н.В. Шадрин; НАН Украины, Институт биологии южных морей. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. С. 201–202. [Stel'mah L.V. Sozdanie i sohranenie. In: Mikrovodorosli Chernogo morya: problemy sohraneniya bioraznoobraziya i biotehnologicheskogo ispol'zovaniya / Yu.N. Tokarev, Z.Z. Finenko, N.V. Shadrin (Eds.); NAN Ukrainy, Institut biologii yuzhnyh morej. Sevastopol': EKOSI-Gidrofizika, 2008, pp. 201–202. (in Russ.)].

10. Чепурнов В. А., Манн Д. Д. Изучение жизненных циклов и репродуктивного поведения диатомовых водорослей в Карадагском природном заповеднике: история вопроса, результаты и перспективы // Карадаг. История, биология, археология : cборник научных трудов, посвященный 85-летию Карадагской биологической станции им. Т. И. Вяземского. Симферополь : "Сонат", 2001. C. 159–175. [Chepurnov V.A., Mann D. D. Izuchenie zhiznennyh tsiklov i reproduktivnogo povedeniya diatomovyh vodoroslej v Karadagskom prirodnom zapovednike: istoriya voprosa, rezul’taty i perspektivy. In: Karadag. Istoriya, biologiya, arheologiya : Sbornik nauchnyh trudov, posvyashchennyj 85-letiyu Karadagskoj biologicheskoj stantsii im. T. I. Vyazemskogo. Simferopol’ : "Sonat", 2001, pp. 159–175. (in Russ.)].

11. Andersen R. A., Berges J. A., Harrison P. J., Watanabe M. M. Recipes for freshwater and seawater media. In: Algal culturing techniques / Ed. R.A. Andersen. Elsevier Academic Press, 2005, pp. 429–538.

12. Andersen, R. A., Kawachi, M. Traditional microalgae isolation techniques. In: Algal culturing techniques / Ed. R.A. Andersen. Elsevier Academic Press, 2005, pp. 83–100.

13. Archibald J. M. The puzzle of plastid evolution. Current Biology, 2009, vol. 19, pp. R81–R88.

14. Armbrust E. V. The life of diatoms in the world’s oceans. Nature, 2009, vol. 459, pp. 185–192.

15. Bold H. C., Wynne M. J. Introduction to the Algae. Structure and Reproduction. Englewood Cliffs : Prentice-Hall Inc., 1985, 662 p.

16. Bowler C., Allen A. E., Badger J. H., Grimwood J., Jabbari K., Kuo A., Maheswari U., Martens C., Maumus F., Otillar R. P., Rayko E., Salamov A., Vandepoele K., Beszteri B., Gruber A., Heijde M., Katinka M., Mock T., Valentin K., Verret F., Berges J.A., Brownlee C., Cadoret J.-P., Chiovitti A., Choi C.J., Coesel S., de Martino A., Detter J.C., Durkin C., Falciatore A., Fournet J., Haruta M., Huysman M. J. J., Jenkins B. D., Jiroutova K., Jorgensen R. E., Joubert Y., Kaplan A., Kröger N., Kroth P. G., la Roche J., Lindquist E., Lommer M., Martin-Jézéquel V., Lopez P. J., Lucas S., Mangogna M., McGinnis K., Medlin L. K., Montsant A., Oudot-Le Secq M.-P., Napoli C., Obornik M., Schnitzler-Parker M., Petit J.-L., Porcel B. M., Poulsen N., Robison M., Rychlewski L., Rynearson T. A., Schmutz J., Shapiro H., Siaut M., Stanley M., Sussman M. R., Taylor A. R., Vardi A., von Dassow P., Vyverman W., Willis A., Wyrwicz L. S., Rokhsar D. S., Weissenbach J., Armbrust E. V., Green B. R., van de Peer Y., Grigoriev I. V. The Phaeodactylum genome reveals the evolutionary history of diatom genomes. Nature, 2008, vol. 456, pp. 239–244.

17. Chepurnov V. A., Mann D. G., Sabbe K., Vyverman W. Experimental studies on sexual reproduction in diatoms. International Review of Cytology, 2004, vol. 237, pp. 91–154.

18. Gastineau R., Davidovich N. A., Hallegraeff G. M., Prober I., Mouget J.-L. Reproduction in Microalgae. In: Reproductive Biology of Plants / Ramawat K. G., Mérillon J. M., Shivanna K. R. (Eds.). CRC Press, 2014, pp. 1-28.

19. Mann D. G., Chepurnov V. A. What have the Romans ever done for us? The past and future contribution of culture studies to diatom systematics. Nova Hedwigia, 2004, vol. 79, pp. 237–291.

20. Mann D. G., Vanormelingen P. An inordinate fondness? The number, distributions and origins of diatom species. Journal of Eukaryotic Microbiology, 2013, vol. 60, pp. 414–420.

21. Moustafa A., Beszteri B., Maier U. G., Bowler C., Valentin K., Bhattacharya D. Genomic footprints of a cryptic plastid endosymbiosis in diatoms. Science, 2009, vol. 324, pp. 1724–1726.

22. Round F. E., Crawford R. M., Mann D. G. The Diatoms. Biology and Morphology of the Genera. Cambridge : Cambridge University Press, 1990, 747 p.

23. Sims P. A., Mann D. G., Medlin L. K. Evolution of the diatoms: insights from fossil, biological and molecular data. Phycologia, 2006, vol. 45, iss. 4, pp. 361–402.

24. Sorhannus U. A nuclear-encoded small-subunit ribosomal RNA timescale for diatom evolution. Marine Micropaleontology, 2007, vol. 65, pp. 1–12.

25. [Коллекция микроводорослей IPPAS] [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://collection.cellreg.org/index.php (Дата обращения 20.10.2016) [Kollektsiya mikrovodoroslei IPPAS [Electronic resource]. Available at: http://collection.cellreg.org/index.php (accessed 20.10.2016) (in Russ.)].

26. Генетические и биологические (зоологические и ботанические) коллекции РФ. Коллекции микрорганизмов [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.sevin.ru/collections/microorganisms.html (Дата обращения 20.10.2016). [Geneticheskie i biologicheskie (zoologicheskie i botanicheskie) kollektsii RF. Kollektsii mikroorganizmov [Electronic resource]. Available at:http://www.sevin.ru/collections/microorganisms.html (accessed 20.10.2016) (in Russ.)].

27. Bigelow: National Center for Marine Algae and Microbiota [Electronic resource]. Available at: https://ncma.bigelow.org/products/algae/algae-class-bacillariophyceae (accessed 20.10.2016).

28. Culture Collection of Algae and Protozoa [Electronic resource]. Available at: https://www.ccap.ac.uk/advanced-search.php?mode=taxo (accessed 28.11.2016).

29. Vanormelingen P., Detongre O., Chepurnova O., Vyverman W. BCCM/DCG, a new and dedicated diatom culture collection integrated in the belgian coordinated collections of microorganisms // Twentysecond International Diatom Symposium. Aula Academica, Ghent, 26-31 Aug. 2012: Abstracts / Sabbe Koen, Van de Vijver Bart, Vyverman Wim (Eds). VLIZ Special Publication, 2012, vol. 58, pp. 239.

Statistics

Downloads

Download data is not yet available.