vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-579Research ArticleГидробиологияHydrobiologyБИОТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ДВУХ ВИДОВ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ В СМЕШАННОЙ КУЛЬТУРЕBIOTIC INTERACTIONS BETWEEN TWO SPECIES OF MICROALGAE IN THE MIXED CULTUREМихеевМ. А.MikheevM. A.

аспирант кафедры гидробиологии биологического факультета

Department of Hydrobiology, School of Biology

miheev_m.93@mail.ruИпатоваВ. И.IpatovaV. I.

канд. биол. наук, ст. науч. сотр. кафедры гидробиологии биологического факультета

Department of Hydrobiology, School of Biology

viipatova@hotmail.ruСпиркинаН. Е.SpirkinaN. E.

канд. биол. наук, мл. науч. сотр. кафедры генетики биологического факультета

Department of Genetics, School of Biology

natus25@list.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation2018030520187327884Copyright © Михеев М.А., Ипатова В.И., Спиркина Н.Е., 20182018Михеев М.А., Ипатова В.И., Спиркина Н.Е.Mikheev M.A., Ipatova V.I., Spirkina N.E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/579

Исследовали биотические взаимодействия в смешанной культуре двух видов микроводорослей – Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. и Monoraphidium arcuatum (Korsch.) Hind., используемых в монокультуральном биотестировании в качестве тест-объектов. Оценивали токсическое влияние бесклеточных фильтратов, полученных из монокультуры S. quadricauda разного “возраста” (2, 7, 10, 15, 21 и 28 сут), на развитие “молодой” тест- культуры M. arcuatum и, наоборот, оценивали токсичность фильтратов, полученных из монокультуры M. arcuatum разного “возраста” (2, 7, 10, 15, 21 и 28 сут), на развитие “молодой” тест-культуры S. quadricauda. Одновременно с помощью тест-культуры каждого вида контролировали токсичность “своих” фильтратов разного “возраста”. Взаимодействия видов в смешанной культуре можно рассматривать как отрицательные, типа антагонистических, когда обе популяции тормозят развитие друг друга через метаболиты и конкуренцию за пищевой ресурс, при этом влияние S. quadricauda на M. arcuatum значительно сильнее. Основным фактором, сдерживающим развитие монокультуры S. quadricauda, является быстрое исчерпание пищевого ресурса среды, а не угнетение роста собственными метаболитами. Такое исчерпание пищевого ресурса из среды у монокультуры M. arcuatum происходит значительно позднее, чем у S. quadricauda. Метаболиты S. quadricauda оказывают сильное угнетающее действие на развитие M. arcuatum, а метаболиты M. arcuatum – слабое влияние на развитие S. quadricauda. Наибольшее ингибирующее действие на процесс деления клеток M. arcuatum оказывают фильтраты “старой” (21–28 сут) культуры S. quadricauda. Сравнительный анализ динамики численности двух видов S. quadricauda и M. arcuatum в моно- и двухвидовых культурах водорослей, а также эксперименты с фильтратами этих монокультур показали, что взаимодействие видов можно объяснить конкуренцией за пищевой ресурс и аллелопатическим взаимодействием (влиянием экзометаболитов).

Biotic interactions in a mixed culture of two microalgae species — Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb. and Monoraphidium arcuatum (Korsch.) Hind., used in bioassay in monocultures as test objects, were studied. The toxic effect of cell-free filtrates from different “ages” monoculture (2, 7, 10, 15, 21 and 28 days) S. quadricauda on the growth of the “young” test culture M. arcuatum and, conversely, the toxic effect of cell-free filtrates from the different “ages” (2, 7, 10, 15, 21 and 28 days) monoculture M. arcuatum on the growth of the “young” test culture S. quadricauda was evaluated. Simultaneously the toxicity of their own filtrates of different “ages” was monitored by a test culture of each species. The interactions of the species in the mixed culture can be regarded as negative, such as antagonistic, when both populations inhibit the growth of each other through metabolites and food resource competition, while the effect of S. quadricauda on M. arcuatum is much stronger. The main factor constraining the growth of monoculture S. quadricauda is the rapid depletion of the food resource from the medium, and not the inhibition of growth by its own metabolites. The depletion of the food resources from the medium in monoculture M. arcuatum occurs much later than in monoculture S. quadricauda. Metabolites of S. quadricauda cause a strong inhibitory effect on the growth of M. arcuatum, and the metabolites of M. arcuatum—a weak inhibitory effect on the growth of S. quadricauda. The filtrates of the “old” culture of S. quadricauda (21–28 days) cause the greatest inhibitory effect on the process of cell division of M. arcuatum. The filtrates of the “old” culture S. quadricauda (21–28 days) cause the greatest inhibitory effect on the process of cell division of M. arcuatum. A comparative analysis of the cell number dynamics of two species S. quadricauda and M. arcuatum in mono- and two-species algal cultures, as well as experiments with filtrates of these monocultures, showed that the interaction of species can be explained by the food resource competition and allelopathic interaction (exometabolite effect).

микроводоросликонкуренциясмешанные культурыScenedesmus quadricaudaMonoraphidium arcuatumбиотестированиеметаболитыmicroalgaecompetitionmixed culturesScenedesmus quadricaudaMonoraphidium arcuatumbioassaymetabolitesРабота выполнена в рамках Государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова часть 2 (тема № АААА-А16-116021660047-6).ReferencesSommer U. The impact of light intensity and daylength on silicate and nitrate competition among marine phytoplankton // Limnol. Oceanogr. 1994. Vol. 39. N 7. P. 1680–1688.Sommer U. The impact of light intensity and daylength on silicate and nitrate competition among marine phytoplankton // Limnol. Oceanogr. 1994. Vol. 39. N 7. P. 1680–1688.Cembella A. Chemical ecology of eukaryotic microalgae in marine ecosystems // Phycologia. 2003. Vol. 42. N 4. P. 420–447.Cembella A. Chemical ecology of eukaryotic microalgae in marine ecosystems // Phycologia. 2003. Vol. 42. N 4. P. 420–447.Tillmann U., Alpermann T., John U., Cembella A. Allelochemical interactions and short-term effects of the dino-flagellate Alexandrium on selected photoautotrophic and heterotrophic protists // Harmful Algae. 2008. Vol. 7. N 1. P. 52–64.Tillmann U., Alpermann T., John U., Cembella A. Allelochemical interactions and short-term effects of the dino-flagellate Alexandrium on selected photoautotrophic and heterotrophic protists // Harmful Algae. 2008. Vol. 7. N 1. P. 52–64.Zak A., Musiewicz K., Kosakowska A. Allelopathic activity of the Baltic cyanobacteria against microalgae // Estuar. Coast. Shelf Sci. 2012. Vol. 112. P. 4–10.Zak A., Musiewicz K., Kosakowska A. Allelopathic activity of the Baltic cyanobacteria against microalgae // Estuar. Coast. Shelf Sci. 2012. Vol. 112. P. 4–10.Nabivailo Yu.V., Skriptsova A.V., Titlyanov E.A. The interspecific relationships of seaweeds and their role in the formation of communities of Ahnfeltia tobuchiensis (Kanno et Matsubara, 1932) Makienko, 1970 (Rhodophyta) // Russ. J. Mar. Biol. 2014. Vol. 40. N 5. P. 344–353.Nabivailo Yu.V., Skriptsova A.V., Titlyanov E.A. The interspecific relationships of seaweeds and their role in the formation of communities of Ahnfeltia tobuchiensis (Kanno et Matsubara, 1932) Makienko, 1970 (Rhodophyta) // Russ. J. Mar. Biol. 2014. Vol. 40. N 5. P. 344–353.Nabivailo Yu.V., Titlyanov E.A. Competitive relationships in natural and artificial algal communities // Russ. J. Mar. Biol. 2014. Vol. 32. N 1. P. 521–531.Nabivailo Yu.V., Titlyanov E.A. Competitive relationships in natural and artificial algal communities // Russ. J. Mar. Biol. 2014. Vol. 32. N 1. P. 521–531.Белевич Т.А., Запара Е.В., Ильяш Л.В. Взаимодей-ствие между планктонными водорослями при разных источниках азота // Усп. совр. биол. 2009. Т. 129. № 4. С. 379–385.Белевич Т.А., Запара Е.В., Ильяш Л.В. Взаимодей-ствие между планктонными водорослями при разных источниках азота // Усп. совр. биол. 2009. Т. 129. № 4. С. 379–385.Novoveská L., Franks D.T., Wulfers T.A. Henley W.J. Stabilizing continuous mixed cultures of microalgae // Algal Res. 2016. Vol. 13. P. 126–133.Novoveská L., Franks D.T., Wulfers T.A. Henley W.J. Stabilizing continuous mixed cultures of microalgae // Algal Res. 2016. Vol. 13. P. 126–133.Hong Y., Xu K. Co-existing growth relationships of a lipid-producing alga with three microalgae // Allelopathy J. 2013. Vol. 32. N 2. P. 301–314.Hong Y., Xu K. Co-existing growth relationships of a lipid-producing alga with three microalgae // Allelopathy J. 2013. Vol. 32. N 2. P. 301–314.Спиркина Н.Е., Ипатова В.И., Дмитриева А.Г., Филенко О.Ф. Сравнительная динамика роста культур микроводорослей видов Monoraphidium arcuatum (Korsch.) Hind. и Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 2014. Т. 119. № 2. С. 64–69.Спиркина Н.Е., Ипатова В.И., Дмитриева А.Г., Филенко О.Ф. Сравнительная динамика роста культур микроводорослей видов Monoraphidium arcuatum (Korsch.) Hind. и Scenedesmus quadricauda (Turp.) Bréb. // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 2014. Т. 119. № 2. С. 64–69.Ilyash L.V., Belevich T.A. Interaction between populations of marine microalgae Prorocentrum micans and Platy-monas viridis in mixed cultures // Russ. J. Aquatic Ecol. 1996. Vol. 5. N 1. P. 21–26.Ilyash L.V., Belevich T.A. Interaction between populations of marine microalgae Prorocentrum micans and Platy-monas viridis in mixed cultures // Russ. J. Aquatic Ecol. 1996. Vol. 5. N 1. P. 21–26.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.