Influence of various available sources of nitrogen on physiological and morphological parameters of dinoflagellates

Abstract

Антропогенная эвтрофикация приводит к повышению концентрации доступного для ассимиляции микроорганизмами азота в прибрежных водах и увеличению разнообразия его форм. Это ведет к изменению качественного и количественного состава морских сообществ, и некоторые группы микроорганизмов, в частности динофлагелляты, получают преимущество перед другими видами фитопланктона. Однако о влиянии различных форм источников азота на морфологию и физиологию динофлагеллят до сих пор известно мало. Целью данной работы было изучить влияние различных источников азота и их комбинаций на такие морфологические и физиологические параметры клеток динофлагеллят, как размер, интенсивность флуоресценции пигментов, скорость поглощения азота и углерода и уровень синтеза РНК, а также сконструировать праймеры к генам транспортеров мочевины и нитрата и амплифицировать их фрагменты. В качестве модельного объекта был выбран вид динофлагеллят Prorocentrum minimum. В работе было исследовано влияние различных источников азота (нитрата, аммония, мочевины, глицина и их сочетания) на клетки, растущие в периодических и проточных культурах. Анализ включения меченного 3H-уридина в клетки динофлагеллят показал изменение уровня синтеза РНК в клетках периодических и проточных культур в зависимости от используемого источника азота и его концентрации. Анализ размеров клеток и интенсивности флуоресценции не выявил значительных различий между вариантами опытов. Изучение скорости поглощения азота и углерода показало, что скорость поглощения азота изменялась в зависимости от используемого субстрата, в то время как скорость поглощения углерода оставалась постоянной Амплификация генов транспортеров мочевины DUR3 и нитрата NRT2.1 дала положительные результаты для лабораторных штаммов P. minimum.

Antropogenic eutrophication leads to an increase in the bioavailable nitrogen content and in the diversity of its forms, which alters community composition and structure in marine ecosystems. In particular, some groups of phytoplankton, such as dinoflagellates, get an advantage over other microorganisms. However, there is still little information about the impact of different nitrogen sources on morphology and physiology of dinoflagellates. The aim of the present study was to examine the effect of various nitrogen sources on morphological and physiological parameters of the dinoflagellate cells, i.e. cell size, natural pigment fluorescence, nitrogen and carbon assimilation rate, and RNA synthesis rate. Another goal was to design primers for amplification of nitrate and urea transporter gene fragments. We used Prorocentrum minimum as a model organisms. We investigated how different nitrogen compounds (nitrate, ammonium, urea, glycine and their combinations) affected cells growing in batch and continuous cultures. The analysis of 3H-uridine incorporation showed that RNA synthesis levels differed in cells growing on various nitrogen sources at various concentrations. The analysis of cell size and natural fluorescence of cellular photosynthetic pigments revealed no significant differences between cultures grown on different nitrogen sources. The measurements of nitrogen and carbon uptake rates showed that the nitrogen uptake rate depended on the nitrogen source, whereas the carbon uptake rate remained constant. We designed primers for amplification of the nitrate transporter NRT2.1 and urea transporter DUR3 gene fragments. Amplification of these gene fragments was successful for the laboratory P. minimum clones.