La deficiencia de fósforo induce la reproducción sexual en el dinoflagelado Prorocentrum cordatum

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 14191 (2023) Citar este artículo

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El nitrógeno (N) y el fósforo (P) son elementos esenciales cuya disponibilidad promueve el crecimiento exitoso del fitoplancton y gobierna la productividad primaria acuática. En este estudio, investigamos el efecto de la deficiencia de N y/o P en la reproducción sexual de Prorocentrum cordatum, el dinoflagelado con ciclo de vida haplontico que causa la proliferación de algas nocivas en todo el mundo. En cultivos de P. cordatum, la deficiencia de N y la combinación de N y P condujeron a la detención del ciclo celular en las fases G0/G1 y a la atenuación del crecimiento del cultivo celular. Observamos que la deficiencia de P, pero no de N, desencadenó la transición en el ciclo de vida de P. cordatum de la etapa vegetativa a la sexual. Esto resultó en un fuerte aumento en el porcentaje de células con un contenido relativo de ADN nuclear 2C (cigotos) y la aparición de células con un contenido relativo de ADN nuclear 4C (cigotos en división). La suplementación posterior con fosfato estimuló la meiosis y condujo a un aumento notable en el número de células 4C (cigotos en división). Además, realizamos análisis de datos transcriptómicos e identificamos supuestos transportadores de fosfato y enzimas involucradas en la absorción de fosfato y la regulación de su metabolismo por parte de P. cordatum. Estos incluyen transportadores de fosfato inorgánicos de alta y baja afinidad, fosfatasa alcalina atípica, fosfatasas ácidas púrpuras y proteínas que contienen dominio SPX.

Los dinoflagelados son uno de los grupos de protistas más importantes que contribuyen a la producción primaria marina, a las transferencias de materia y energía dentro de las cadenas alimentarias acuáticas y a la formación de floraciones de algas nocivas en todo el mundo, también llamadas “mareas rojas”1, 2. Estas microalgas tienen un complejo Ciclo de vida con alteración de las etapas vegetativa y sexual transitoria. Con la única excepción conocida de Noctiluca3, los dinoflagelados típicos tienen un ciclo de vida haplontico. Bajo ciertas condiciones ambientales, las células vegetativas se diferencian en gametos que se fusionan y forman un cigoto diploide. Este último forma un quiste sexual en reposo o sufre dos divisiones meióticas sucesivas sin un enquistamiento prolongado. Durante la germinación, los quistes sexuales en reposo pasan por meiosis4,5,6.

La búsqueda de factores que regulen la transición de la etapa vegetativa a la sexual del ciclo vital ha sido objeto de investigación durante varias décadas. En algunas especies, esta transición puede ser espontánea3, 7. Sin embargo, como en muchos otros protistas, el sexo en los dinoflagelados se considera una estrategia de supervivencia en condiciones ambientales adversas, como la privación de nutrientes, un régimen de temperatura desfavorable, estrés salino, pastoreo o parásitos. infección8,9,10,11. Las interacciones entre los factores que inducen la sexualidad pueden ser complejas. Por ejemplo, en Alexandrium minutum, el efecto combinado de tres factores, como la deficiencia de P, la baja salinidad y la alta temperatura, aumentan significativamente la producción de planocigotos y quistes sexuales en reposo en comparación con el efecto de la única deficiencia de P y/o N9. . La presencia de una pareja de apareamiento adecuada también es importante para una reproducción sexual exitosa en especies heterotálicas12. Para muchos dinoflagelados, el proceso sexual se describió en cultivos exponenciales tardíos o estacionarios, que se caracterizan por una alta concentración celular y el agotamiento de las fuentes de nutrientes13,14,15. En especies heterótrofas, como Polykrikos kofoidii, la ausencia de presas también puede inducir la formación de gametos7. De hecho, es probable que la disponibilidad de nutrientes desempeñe un papel clave en la regulación de los ciclos de vida de este grupo de protistas. En cultivos de la mayoría de dinoflagelados, la sexualidad puede inducirse disminuyendo o eliminando el N y/o P o cambiando su proporción en el medio de cultivo8, 16.

Prorocentrum cordatum (actualmente aceptado taxonómicamente como sinónimo de Prorocentrum mínimo) es un dinoflagelado planctónico nerítico y el agente causante de la proliferación de algas nocivas en todo el mundo17,18,19,20,21. Recientemente se ha descrito el ciclo de vida de P. cordatum22. Se observaron diferentes etapas sexuales, como gametos fusionados, planocigotos y cigotos que se dividen por meiosis, en el cultivo envejecido, que creció sin agregar medio fresco ni nutrientes durante más de 3 semanas. Sin embargo, hasta el momento no se han informado los factores específicos que desencadenan una transición de la reproducción vegetativa a la sexual. Sugerimos que la deficiencia de N y/o P puede desencadenar la reproducción sexual en P. cordatum.

Dado que la transición de la etapa vegetativa del ciclo de vida a la etapa sexual está regulada principalmente por la escasez de nutrientes, los transportadores moleculares y las enzimas involucradas en la absorción de N y P y los primeros pasos de su metabolismo pueden participar en la transmisión de señales del medio ambiente y en la regulación. del ciclo de vida. Los transportadores y enzimas implicados en la adquisición de N han sido enumerados y caracterizados en P. cordatum en trabajos anteriores. Se trata de DUR3 y la proteína intrínseca mayor (MIP), implicada en el transporte de urea, el transportador de nitrato NRT2, la ureasa, la nitrato reductasa asimilatoria NR y la nitrito reductasa NIR23,24,25,26. Sin embargo, se sabe poco sobre la maquinaria molecular implicada en la adquisición de P. La única enzima bien caracterizada es la fosfatasa alcalina (AP), que libera fosfato inorgánico (Pi) a partir de varios tipos de moléculas de fosfoéster. En los dinoflagelados, la AP es una hidrolasa clave de la superficie celular, que permite la utilización del fósforo orgánico disuelto (DOP) cuando el Pi es escaso. Las comparaciones de secuencias y los análisis filogenéticos de los AP de dinoflagelados aclararon que comprenden un tipo atípico de AP: PhoAaty, que es similar a los reportados en proteobacterias, cianobacterias, algas verdes, haptofitos y estramenopiles27. En P. cordatum, la expresión y actividad de esta enzima aumentan en un ambiente limitado por P28, 29. Curiosamente, en algunos dinoflagelados, por ejemplo en Karenia brevis y Alexandrium catenella, la actividad funcional de AP, pero no la expresión, aumenta bajo la falta de P30,31. ,32.

Los microorganismos eucariotas poseen transportadores de Pi de baja afinidad que funcionan en concentraciones altas de Pi y transportadores de Pi de alta afinidad que están regulados positivamente en condiciones de deficiencia de Pi. Los transportadores de Pi de baja afinidad se subdividen en transportadores de Pi IPT y los transportadores de Pi dependientes de sodio o sulfato SPT. Lin y sus coautores33 sistematizaron el conocimiento sobre los transportadores de P en el fitoplancton eucariota y realizaron un cribado de varios transcriptomas de dinoflagelados para encontrar secuencias de supuestos transportadores de Pi. Se encontraron los homólogos de los transportadores Pi de alta y baja afinidad, incluido el SPT. Sin embargo, ninguno de estos transcriptomas contiene un conjunto tonto de estos transportadores33.

En este estudio nos centramos básicamente en dos cuestiones fundamentales: ¿la deficiencia de nutrientes regula el ciclo de vida de P. cordatum y qué maquinaria molecular puede estar implicada en este proceso? Investigamos cómo la ausencia de N y/o P afecta el crecimiento del cultivo y los ciclos celulares y de vida. Nuestros hallazgos revelaron que la deficiencia de P desencadena una transición de la etapa vegetativa a la etapa sexual. Para arrojar más luz sobre estos mecanismos, seleccionamos transcriptomas de P. cordatum disponibles públicamente, enumeramos genes clave involucrados en la absorción de P y sugerimos que algunos de ellos podrían participar en la regulación del ciclo de vida.

Los cultivos de control y deficientes en P mostraron tasas de crecimiento similares hasta el día 15 (Fig. 1a, Tabla 1). El cultivo deficiente en P alcanzó una meseta en 15 días con una biomasa máxima de 1,66 × 105 células ml–1, mientras que las células de control continuaron dividiéndose hasta el día 18 y alcanzaron una densidad celular de 2,09 × 105 células ml–1 al final del experimento. El crecimiento de los cultivos deficientes en N y NP se vio afectado desde el principio y la diferencia se volvió considerable en 9 días cuando las concentraciones celulares en los cultivos privados de N y NP alcanzaron 1,06 × 105 y 1,09 × 105 células ml–1 respectivamente, y en los cultivos de control y deficientes en P fueron 1,29 × 105 y 1,35 × 105 células ml–1 respectivamente. La biomasa máxima en cultivos privados de N y NP el día 21 fue de solo 1,35 × 105 células ml –1 (Fig. 1a).

Curvas de crecimiento (a), concentraciones de nitrato y fosfato (b, c) en los cultivos de P. cordatum bajo condiciones controladas, limitadas por N, P y NP durante el período experimental de 21 días. Los datos mostrados son medias ± errores estándar de la media (a) y desviaciones estándar (b,c) para los experimentos triplicados.

En el control, las concentraciones de nitrato y fosfato disminuyeron gradualmente de 630 a 72 µM y de 37 a 2 µM respectivamente al final del experimento (Fig. 1b, c). En cultivos deficientes en N y NP, el nitrato fue indetectable a partir del día 6. La absorción de nitrato se vio significativamente afectada en el cultivo deficiente en P, en comparación con el control (Fig. 1b). En cultivos privados de P y NP, la concentración de fosfato en el medio de crecimiento cayó por debajo del límite de detección en 9 días. La absorción de fosfato se redujo significativamente en el cultivo privado de N (Fig. 1c).

La proporción de células con contenido relativo de ADN 1C → 2C (fase S) a las 5:00 (número máximo de células esperado durante la fase S) se correlacionó con la tasa de crecimiento específica calculada en todos los cultivos (Tabla 1). En el control, el número de células en la etapa 1C → 2C disminuyó gradualmente del 26% en el día 6 al 8% al final del experimento de 3 semanas. En el cultivo deficiente en P, el porcentaje de células 1C → 2C disminuyó al mismo ritmo que en el control hasta el día 15, luego el número de células en la fase S se acercó a cero. En cultivos deficientes en N y NP, el porcentaje de células en la fase S cayó por debajo del 5% en el día 12 (Fig. 2a). A las 21:00 (número mínimo de células esperado durante la fase S), el porcentaje de células en la fase S fue bajo en todos los experimentos y los cambios en esta proporción durante el experimento fueron insignificantes.

Porcentaje de células con contenido relativo de ADN nuclear 1C, 1C → 2C y 2C durante el período experimental de 21 días a las 5:00 y 21:00. ( a ) Porcentaje de células con contenido relativo de ADN nuclear 1C → 2C (fase S del ciclo celular). ( b ) Porcentaje de células con contenido relativo de ADN nuclear 1C (fase G0/G1). (c) Porcentaje de células con contenido relativo de ADN nuclear 2C (fase G2/M y cigotos). Se muestran las medias ± errores estándar de la media de los experimentos triplicados.

En el control a las 5:00, cultivos deficientes en N y deficientes en NP, la fracción de células en la etapa 1C aumentó ligeramente de 6 a 9 días (Fig. 2b) de acuerdo con la disminución en la proporción de células 1C → 2C. (Figura 2a). El número de células 2C no cambió significativamente y fue de aproximadamente el 10% en el control y del 3 al 5% en cultivos deficientes en N y deficientes en NP durante todo el experimento (Fig. 2c).

En cultivo deficiente en P, el porcentaje de células con contenido relativo de ADN 2C aumentó claramente del 5 al 8% en el día 9 al 22 al 32% en el día 12 y alcanzó una meseta de ~ 45% en 15 días (Fig. 2c). La fracción de células 1C disminuyó de acuerdo con el aumento de la proporción de la etapa 2C (Fig. 2b). Sorprendentemente, una pequeña fracción de células con un contenido relativo de ADN de 2C → 4C y 4C apareció a partir del día 12 y alcanzó el 3% y el 7% respectivamente en el día 21 (Figuras complementarias 1, 2).

Al sugerir que las células con un contenido relativo de ADN nuclear 2C y 4C son las etapas sexuales, asumimos que la adición de nutrientes puede estimular la meiosis y regresar al estado vegetativo inicial. Después de agregar el medio f/2 que contenía la concentración requerida de nitrato y fosfato, los cambios en la proporción de células con diferente contenido de ADN fueron más pronunciados a las 5:00. En el cultivo privado de P, la proporción de la etapa 4C a las 5:00 se duplicó con creces en un período de 24 h y alcanzó el 15%. Además, la proporción de células 1C → 2C aumentó drásticamente del 1,3 al 27% en el día 1. En tres días, las fracciones de las etapas 4C y 2C → 4C disminuyeron significativamente y desaparecieron en el día 5, cuando la proporción de las etapas del ciclo celular se volvió indistinguible. desde el mando. Después de agregar el medio fresco al cultivo de control, la proporción de células 1C → 2C también se duplicó en 24 h, pero volvió a los valores iniciales en 3 días. Se observaron tendencias similares, pero menos pronunciadas, a las 21:00 tanto en los cultivos de control como en los privados de P (Fig. 3).

Porcentaje de células en las diferentes fases del ciclo celular después de 21 días de cultivos deficientes en P y 1, 3 y 5 días después de agregar medio fresco.

Dado que la deficiencia de fósforo provoca un cambio en el progreso del ciclo de vida en P. cordatum, nos centramos en la búsqueda de proteínas responsables de la absorción de fosfato en transcriptomas disponibles públicamente. Se utilizaron como consultas secuencias anotadas de levaduras en gemación Saccharomyces cerevisiae, planta superior Arabidopsis thaliana y haptofita Emiliania huxleyi. La lista completa de consultas, sus funciones y secuencias encontradas en P. cordatum se muestra en la Tabla 2.

El gen pho84 codifica un simportador de fosfato H+ de alta afinidad en S. cerevisiae que pertenece a la superfamilia de facilitadores principales (MFS). Encontramos 16 secuencias de 12 homólogos en dos transcriptomas de P. cordatum que producen alineamientos significativos con un valor e inferior a e–10. Cinco homólogos (8 secuencias en dos transcriptomas) contenían el motivo de unión de fosfato rico en glicina GXGXGG compartido por transportadores de fosfato acoplados a protones en plantas, hongos, bacterias y mamíferos (Supl. Fig. 3)34. Estas secuencias se incluyeron en la lista final de homólogos (Tabla 2). Además, las secuencias se analizaron para detectar la presencia de motivos conservadores de transportadores acoplados a protones de origen vegetal y fúngico generados por el programa de construcción de motivos MEME35. Tres de cinco motivos se encontraron en homólogos de P. cordatum (Supl. Fig. 3). Además, los sitios correspondientes a S. cerevisiae Arg168, Asp358 y Lys492 que han demostrado ser críticos para la función de transporte en PHO84 están presentes en homólogos de P. cordatum. También recuperamos cinco transportadores de fosfato de baja afinidad, homólogos a PHO90, PHO91 y PHO87 de levadura. Cabe señalar que en las levaduras estas proteínas contienen el dominio SPX, pero está ausente en los homólogos de P. cordatum.

La fosfatasa alcalina (AP) es una hidrolasa que libera Pi de las moléculas orgánicas. Para la búsqueda de los AP, utilizamos como consulta la secuencia del haptofito E. huxleyi, que representa AP PhoAaty atípico. Encontramos secuencias singulares con fuerte homología (valor E = 0) en cada transcriptoma presente de P. cordatum. Las fosfatasas del ácido púrpura (PAP), miembros de la familia de las metalofosfoesterasas, también pueden ser importantes para la liberación de Pi a partir de los monoésteres de fosfato. Utilizando la secuencia de aminoácidos de A. thaliana PAP15 (GenBank ID: AEE74502.1) como consulta contra dos transcriptomas de P. cordatum, se recuperaron 12 supuestos homólogos de PAP (Tabla 2). Realizamos una alineación de secuencia múltiple de todos los homólogos de PAP de P. cordatum con PAP11 y PAP12 de A. thaliana utilizando el algoritmo ClustalO y encontramos que los 5 motivos conservadores mencionados por Schenk y sus coautores36 están presentes en los PAP de P. cordatum (Supl. Fig. 4). .

También revelamos cinco secuencias que contienen el dominio SPX en dos transcriptomas de P. cordatum. Cuando utilizamos la proteína 1 que contiene el dominio SPX de A. thaliana como consulta, la homología de secuencia fue demasiado baja (valor E inferior a e-10). Por lo tanto, volvimos a verificar la presencia del dominio SPX utilizando la base de datos de búsqueda de dominios conservados del NCBI y PROSITE. Entre las secuencias recuperadas, hay una que contiene el dominio SPX como único dominio funcional. Dos homólogos que contienen SPX (cuatro secuencias) poseen un dominio chaperona transportador vacuolar (VTC). Uno de ellos (CAMPEP_0191116404 y CAMPEP_0191031170) exhibe una fuerte homología (valor E = 5e–60) con una subunidad catalítica de S. cerevisiae VTC4 del complejo VTC. Además, encontramos un miembro potencial de la familia de genes PHO1 (CAMPEP_0191052604), que contiene dominios SPX y EXS (Tabla 2). En A. thaliana, la proteína PHO1 transfiere Pi desde las células epidérmicas y corticales a los vasos del xilema de la raíz.

Según su demanda fisiológica, las floraciones de dinoflagelados comienzan y se desarrollan en condiciones favorables, cuando los nutrientes son abundantes. En este período de tiempo, los dinoflagelados se reproducen vegetativamente. Durante el pico de floración, cuando las fuentes de nutrientes se agotan pero la concentración de algas es alta, algunas células recurren a la formación de gametos y producen quistes sexuales en reposo que se hunden hasta el fondo, y la floración termina de esta manera5. Estudios recientes revelaron que los genes de la meiosis también se expresan durante la prolongación de la floración, lo que sugiere que los dinoflagelados utilizan la meiosis no sólo para el enquistamiento sino también para la proliferación celular37. Sin embargo, la deficiencia de nutrientes, especialmente las limitaciones de N y P, se consideran los factores más efectivos para inducir la reproducción sexual en dinoflagelados8, 16. En este estudio, demostramos el papel de la limitación de N y P en los cambios celulares y del ciclo de vida en P. cordatum y lo resumió en la Fig. 4.

Representación esquemática de los cambios en el contenido de ADN intracelular en el ciclo de vida del dinoflagelado P. cordatum.

Tanto la cantidad como la calidad de los nutrientes afectan el ciclo celular de los dinoflagelados y en consecuencia la tasa de crecimiento de estos protistas. El ciclo de luz-oscuridad tiene un fuerte control sobre las fases del ciclo celular en los dinoflagelados fotosintéticos. El momento de la fase S y la mitosis no se altera por la manipulación de nutrientes, pero la deficiencia de N y P en el medio de cultivo puede provocar la prolongación de la fase S en las células de P. cordatum38, 39. La disminución de P. cordatum en cultivos con limitación de nutrientes también se ha demostrado en estudios anteriores40, 41. En el trabajo actual, el crecimiento se vio más afectado por la falta de N, en comparación con la deficiencia de P. La cantidad de células que ingresaron a la fase S disminuyó junto con el agotamiento de nutrientes, lo que se correlaciona bien con la reducción de la tasa de crecimiento. Una deficiencia de un nutriente puede tener un impacto perjudicial en la absorción de otro. Nuestros resultados están en línea con las observaciones previas de Li y sus coautores40, ya que demostramos que la limitación de P afectó negativamente la absorción y asimilación de N y, alternativamente, la baja relación N:P condujo a una limitación de N en la absorción de P en P. cordatum.

Varios estudios investigaron las respuestas fisiológicas de P. cordatum al cambio de la proporción N:P y a la deficiencia de N y P. La falta de N y P conduce a un aumento de la relación C:N intracelular, que es más pronunciado en cultivos privados de N24, 40, 41, lo que parece estar asociado con la acumulación de lípidos neutros y almidón en el citoplasma, ya que se mostró en las especies relativas de Prorocentrum lima42. Bajo limitación de P, la eficiencia de la fotosíntesis disminuye41. Además, la deficiencia de P, pero no de N, estimula a P. cordatum a obtener los nutrientes faltantes de fuentes orgánicas, induciendo la fagocitosis y aumentando la expresión y actividad de la fosfatasa alcalina43, 44. Sin embargo, ninguno de estos estudios prestó atención a los cambios en el ciclo de vida. Esto podría atribuirse al hecho de que los gametos poseen la misma morfología que las células vegetativas y sólo pueden distinguirse mediante un comportamiento de "acoplamiento": emparejarse y girar entre sí. En el nivel óptico de la luz, los gametos fusionados se parecen a las células vegetativas en proceso de división mitótica. Además, P. cordatum no produce quistes sexuales en reposo, que sirven como marcador fundamental del sexo en las especies formadoras de quistes22. El deterioro del crecimiento del cultivo y ciertos cambios fisiológicos, como una disminución en la eficiencia de la fotosíntesis causada por la limitación de nutrientes, pueden asociarse no solo con la detención del ciclo celular en la fase G0/G1; podría atribuirse a la diferenciación de algunas células en gametos y la posterior formación de cigotos. Por lo tanto, es razonable observar cambios en el contenido relativo de ADN intracelular en las células en los experimentos con privación de nutrientes.

El análisis de citometría de flujo del cultivo de P. cordatum privado de P reveló un aumento significativo en la fracción celular con un contenido relativo de ADN nuclear de 2C en el día 15 del experimento. Este fenómeno puede explicarse por una transición del ciclo vital a la fase sexual, la producción de gametos y la aparición de cigotos 2C. Esta hipótesis se ve confirmada por la aparición simultánea de la fracción de células 4C, lo que sugiere cigotos en meiosis. Se obtuvieron resultados similares en cultivos cruzados de A. minutum, donde en un medio limitado en P apareció una fracción significativa de células 4C que indica reproducción sexual. Al mismo tiempo, aumentó el número de quistes sexuales en reposo en dichos cultivos45. Además, se encontraron células 2C → 4C y 4C durante las floraciones de Prorocentrum shikokuense y Karenia mikimotoi. El perfil del metatranscriptoma confirmó la reproducción sexual al mostrar una sobreexpresión de genes de meiosis en estos dinoflagelados37.

Con el desarrollo de tecnologías de secuenciación y su reducción de costos, un número considerable de estudios se centraron en la regulación de la transcripción bajo deficiencia de N o P en dinoflagelados. Según estos estudios, los genes implicados en el proceso sexual no parecían estar sobreexpresados. Sin embargo, cabe señalar que muchos dinoflagelados, por ejemplo, A. minutum, exhiben tipos de apareamiento heterotálico complejos y necesitan una pareja sexual genéticamente divergente apropiada46. En esta especie, el proceso sexual puede ser inducido reduciendo las concentraciones de N y/o P y potenciado por la disminución de la salinidad y el aumento de la temperatura9. El análisis transcriptómico del cultivo de A. minutum privado de N y P reveló una larga lista de genes involucrados en la determinación del sexo, la diferenciación del sexo y el apareamiento que se expresaron diferencialmente después de 6 h de hambre. Sin embargo, la mayoría de estos unigenes volvieron al nivel de expresión normal después de 72 h de exposición a la deficiencia de nutrientes47. Este estudio sugiere que la limitación de N y P induce la reproducción sexual en A. minutum, pero la ausencia de parejas de apareamiento apropiadas suprimiría este proceso. Otro ejemplo es el dinoflagelado tóxico K. brevis, que también es heterotálico. Se demostró que la falta de N induce la reproducción sexual y la formación de quistes en reposo en este protista48, 49. El análisis de microarrays de la respuesta transcriptómica reveló que ni la deficiencia de N ni la posterior adición de N indujeron la expresión de genes de meiosis31. Este resultado puede explicarse por el hecho de que el estudio se realizó en un cultivo discontinuo sin cruces sexuales.

El cambio de un medio empobrecido a uno nuevo y rico en nutrientes conduce a la germinación de quistes sexuales y a la meiosis en los dinoflagelados formadores de quistes37. En nuestros experimentos, la adición de medio f/2 fresco al cultivo hambriento aumentó la proporción de células 4C, que parecen ser cigotos en la etapa de replicación, en 24 h, lo que sugiere la inducción de divisiones meióticas. Esta fracción celular disminuyó y desapareció cinco días después del suministro de nutrientes, lo que sugiere que todos los cigotos se dividieron y las células regresaron al estado haploide.

Quedan muchas preguntas sobre cómo P. cordatum mantiene el equilibrio de P celular, especialmente durante las condiciones de floración que a menudo ocurren en proporciones de nutrientes N:P superiores a las de Redfield50. Realizamos análisis de datos transcriptómicos y obtuvimos la lista de genes que están potencialmente involucrados en la absorción de P y su regulación en P. cordatum. La presencia de homólogos del transportador de Pi de baja afinidad y del transportador de Pi de alta afinidad significa que P. cordatum puede regular eficazmente la absorción de P dependiendo de la concentración de Pi en el medio ambiente. Sorprendentemente, encontramos un homólogo de la proteína PHO1, que transfiere Pi desde las células epidérmicas y corticales de la raíz hacia los vasos del xilema en plantas superiores51, 52. Este exportador de Pi también puede estar involucrado en la regulación de la homeostasis de P en P. cordatum.

El fósforo orgánico disuelto es la principal fuente de P durante las floraciones, especialmente en un ambiente deficiente en Pi. Los dinoflagelados pueden crecer eficazmente en una variedad de moléculas orgánicas que contienen fósforo, como ATP, citidina 5-monofosfato, fructosa 6-fosfato, glucosa 6-fosfato, glicerofosfato, uridina 5-monofosfato, fenilfosfato, ARN, etc.38, 39. 53, 54. La enzima clave que permite la liberación de Pi de los fosfoésteres es la AP PhoA de la superficie celular. Las secuencias de la proteína AP de dinoflagelado exhiben una alta variabilidad y probablemente pertenecen a un tipo atípico llamado PhoAaty27. Por lo tanto, no pudimos recuperar P. cordatum AP utilizando la secuencia de proteínas de S. cerevisiae AP PHO8 debido a la similitud extremadamente baja entre ellos. Entonces, tuvimos que usar la secuencia PhoAaty del haptofito Emiliania huxleyi y en este intento encontramos un homólogo de P. cordatum en cada transcriptoma.

Junto con los AP bien estudiados, las fosfatasas del ácido púrpura (PAP) también hidrolizan los ésteres de fosfato orgánico y promueven la adquisición de fosfato en plantas y microalgas. Se ha observado que en la diatomea Phaeodactylum tricornutum, la expresión de PAP aumentó en células cultivadas con fuentes orgánicas de P, en comparación con las inorgánicas55. Hay 29 PAP en A. thaliana, que se agrupan en tres clados por filogenia. Sólo dos enzimas, AtPAP11 y AtPAP12, están sobreexpresadas en situaciones de deficiencia de fosfato56. En los dinoflagelados, la PAP se sobreexpresa en K. brevis carente de P31. En este estudio, encontramos 12 supuestos homólogos de PAP en dos transcriptomas de P. cordatum que aparentemente desempeñan diversas funciones en la respuesta al estrés P. Descifrar las funciones de diferentes homólogos de PAP en el metabolismo del P es un área potencialmente prometedora para futuros estudios.

Las proteínas que contienen el dominio SPX regulan negativamente la homeostasis de Pi en las plantas al detectar los niveles de Pi externos e internos57. El análisis de los transcriptomas de especies eucariotas marinas (conjunto de datos MMETSP) reveló que los genes relacionados con SPX están muy extendidos entre diferentes taxones del fitoplancton, lo que indica su importancia universal58. En la diatomea P. tricornutum, se identificaron dos proteínas multidominio que contienen SPX: el transportador vacuolar de fosfato (Vpt4), que media el secuestro vacuolar de fosfato, y el transportador vacuolar chaperona 4 (Vtc4)58. Además, hay una proteína que contiene SPX, que tiene el único dominio SPX funcional en P. tricornutum. La desactivación de este gen condujo a una regulación positiva significativa de los transportadores de fosfato, Vtc4, Vpt4, y a un aumento de la actividad de la fosfatasa alcalina tanto en el medio con escasez de fosfato como en el medio con abundancia de P, lo que indica que SPX es un regulador negativo tanto de la absorción de P como de las respuestas al estrés de P58. . En el transcriptoma de P. cordatum encontramos dos homólogos de Vtc4 y una secuencia que tiene SPX como único dominio funcional, lo que sugiere que en esta especie, la homeostasis de Pi también puede regularse de manera similar. Sin embargo, esto aún debe ser verificado experimentalmente.

Este trabajo amplía el conocimiento sobre la regulación de los ciclos de vida en los dinoflagelados formadores de floraciones. Demostramos que la deficiencia de P puede ser un factor que induce la reproducción sexual en P. cordatum, afectando así la intensidad de HAB. La adición de medio rico en fosfato al cultivo deficiente en P estimuló la meiosis y el retorno a la etapa vegetativa haploide. El análisis de los transcriptomas aclaró que P. cordatum posee un conjunto de proteínas que permiten la absorción eficiente de P de diversas fuentes (inorgánicas y orgánicas) en el ambiente con alta o baja concentración de fosfato. La creciente frecuencia de proliferación de dinoflagelados dañinos es uno de los desafíos oceánicos del siglo XXI. Creemos que un enfoque integrado, que incluya estudios de la regulación de los ciclos de vida de los dinoflagelados en el entorno acuático fluctuante con disponibilidad variable de nutrientes bajo diferentes regímenes de temperatura y salinidad, puede contribuir a la predicción eficaz de la proliferación de dinoflagelados e incluso ayudar a afrontar el problema de las FAN. a gran escala.

El cultivo de la cepa CCAP1136/16 de P. cordatum (de The Culture Collection of Algae and Protozoa, Reino Unido) se cultivó en medio f/2 artificial a base de agua de mar59 sin sílice añadida. El medio se esterilizó mediante autoclave y la salinidad se ajustó a 25. La mezcla de vitaminas se esterilizó mediante filtración estéril y se añadió por separado. Las células se cultivaron a 18 °C bajo 100 µmol de fotones m–2 s–1 y un ciclo de 12 h de luz: 12 h de oscuridad con el período de luz comenzando a las 09:00 h y terminando a las 21:00 h.

Los 240 ml de cultivo inicial se cultivaron a partir de una concentración de 3 × 104 células ml–1 en el medio f/2 que contenía 176 µM NO3– y 40 µM PO43– durante 7 días para alcanzar una concentración celular de ~ 1,2 × 105 células ml –1. Luego las células se transfirieron a completa oscuridad durante 72 h para la sincronización del ciclo celular. Posteriormente, el cultivo sincronizado se dividió en los cuatro matraces y cada uno se diluyó 1:3 con f/2 sin agregar NO3–, PO43– o ambos nutrientes (Fig. 5). El cultivo de control se diluyó con medio que contenía NO3– 880 µM y PO43– 40 µM. Los cultivos experimentales se cultivaron durante 21 días. Se midieron la densidad celular, las concentraciones de nitrato y fosfato y se tomaron muestras de células para citometría de flujo cada tres días. El día 21, se añadió a los matraces medio f/2 fresco que contenía 880 µM de NO3 y 40 µM de PO43 en proporción 1:1. Los cultivos se dejaron crecer durante 5 días adicionales; El muestreo se realizó los días primero, tercero y quinto. El experimento se realizó por triplicado.

Representación esquemática del diseño experimental. El cultivo de inicio sincronizado con una densidad celular de ~ 1,2 x 105 células ml se dividió en cuatro matraces. Cada porción se diluyó 1:3 con medio f/2 sin NO3– (“-N”), PO43- (“-P”) o ambos nutrientes agregados (“-NP”). El cultivo de control se diluyó con medio que contenía NO3– 880 µM y PO43– 40 µM. Los cultivos se cultivaron durante 21 días. El día 21, se añadió a los cultivos medio fresco f/2 que contenía 880 µM de NO3 y 40 µM de PO43 en una proporción de 1:1. Los cultivos se dejaron crecer durante 5 días adicionales.

La densidad celular se estimó utilizando una cámara de recuento Fuchs-Rosenthal y un microscopio óptico. Se contaron al menos 200 células por muestra. La tasa de crecimiento específica se estimó como K'=\(\frac{\mathrm{ln}\left(\frac{N2}{N1}\right)}{t2-t1}\) donde N1 y N2 son los recuentos de células. en los momentos t1 y t2.

De cada cultivo, se filtró una muestra de 3 ml a través de un filtro de jeringa de acetato de celulosa de poro estéril de 0,22 µm. Las concentraciones de fosfato y nitrato se determinaron espectrofotométricamente según los protocolos descritos en 60 y 61, respectivamente.

El ciclo celular de los dinoflagelados fotosintéticos, incluido P. cordatum, está regulado por el ciclo de luz-oscuridad. Por tanto, para comparar correctamente las muestras, es importante tomarlas a una hora fija del día. Las muestras de células (5 a 10 ml, según la concentración celular) se tomaron cada 3 días, dos veces al día a las 5:00 y 21:00. Se eligieron estos puntos de tiempo porque el número máximo de células en la fase S en el período de luz: oscuridad de las 12:12 es 4 h antes de encender la luz, en nuestro caso son las 5:00. A las 21:00, cuando se apaga la luz, la tasa de división celular disminuye y el número de células en fase S se acerca al mínimo22, 40. Las muestras de cultivo se concentraron mediante centrifugación (3000 g durante 3 min), se fijaron en paraformaldehído al 4%. (PFA) a temperatura ambiente durante 40 min, y se enjuagó en tampón salino de fosfato (PBS) con glicina 100 mM durante 10 min. Luego, las células se transfirieron a etanol al 96% y se mantuvieron a –20 °C durante al menos 24 h para la extracción del pigmento. Posteriormente, las células se lavaron tres veces en PBS y se incubaron con 0,25 mg ml –1 RNasa A y 0,05 mg ml –1 yoduro de propidio (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU.) durante un mínimo de 30 minutos a temperatura ambiente. Las muestras se analizaron utilizando un citómetro CytoFLEX (Beckman Coulter, Brea, CA, EE. UU.), excitación láser de 488 nm y emisión de 585/42 BP. Para cada muestra se registraron al menos 5.000 células (núcleo). El análisis del ciclo celular se realizó con el software ModFit LT (Verity Software House, ME, EE. UU.).

Para identificar las supuestas proteínas de P. cordatum involucradas en la absorción de fosfato, utilizamos transcriptomas traducidos no anotados de dos cepas de P. cordatum (CCMP1329 y CCMP2233) disponibles en la base de datos del Marine Microbial Eukaryotic Transcriptome Sequencing Project (MMETSP; https:// www.imicrobe.us/#/projects/104, Asambleas combinadas)62. Las secuencias de consulta se obtuvieron del Centro Nacional de Información Biotecnológica (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein) y pertenecían a la levadura de panadería Saccharomyces cerevisiae, la planta alta Arabidopsis thaliana y el haptofito Emiliania huxleyi. Los números de acceso de las consultas se muestran en la Tabla 2. La búsqueda de secuencias de aminoácidos homólogas a las proteínas diana en los transcriptomas de P. cordatum se realizó utilizando el algoritmo BLASTP en el software BioEdit 7.2.5. Para el análisis se eligió la matriz de puntuación BLOSUM62 para sustituciones de aminoácidos. Para volver a verificar la homología de los aciertos obtenidos, las secuencias con un valor E inferior a 10-10 se utilizaron como consultas en la búsqueda BLASTP inversa en la base de datos de secuencias de proteínas NCBI no redundante (//blast.ncbi.nlm.nih .gov/Blast.cgi) y verificó la presencia de dominios funcionales utilizando la base de datos de búsqueda de dominios conservados del NCBI y PROSITE (https://prosite.expasy.org). Las secuencias elegidas se alinearon utilizando el algoritmo CllustalO y se visualizaron mediante MView.

Los transcriptomas traducidos de dos cepas de P. cordatum CCMP1329 y CCMP2233 analizados en este estudio están disponibles en la base de datos del Marine Microbial Eukaryotic Transcriptome Sequencing Project (MMETSP; https://www.imicrobe.us/#/projects/104, Combined Assemblies) )62. Las secuencias de consulta se obtuvieron de las siguientes bases de datos: GenBank (QHB10616.1, KAF4005909.1, QHB09608.1, KAG2518769.1, OAP03352.1, AEE74502.1, AWI47784.1, AED94948.1, AEC06729.1, AEC07951. 1), RefSeq (NP_197515.1) y UniProtKB/Swiss-Prot (Q96X52, Q8GSD9) y están disponibles en el Centro Nacional de Información Biotecnológica (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein).

Hallegraeff, GM Una revisión de la proliferación de algas nocivas y su aparente aumento global. Ficología 32, 79–99 (1993).

Artículo de Google Scholar

Telesh, I. & Skarlato, S. Floraciones nocivas de dinoflagelados potencialmente tóxicos en el Mar Báltico: antecedentes ecológicos, celulares y moleculares. Ruso. J. Ecología. 53, 464–477 (2022).

Artículo de Google Scholar

Fukuda, Y. & Endoh, H. Nuevos detalles del ciclo de vida completo del dinoflagelado de marea roja Noctiluca scintillans (Ehrenberg) McCartney. EUR. J. Protistol. 42, 209–219 (2006).

Artículo PubMed Google Scholar

Elbrächter, M. Reproducción de dinófitos: avances y conflictos. J. Phycol. 39, 629–632 (2003).

Artículo de Google Scholar

Figueroa, RI, Estrada, M. & Garcés, E. Historias de vida de especies de microalgas que causan floraciones dañinas: haploides, diploides y la relevancia de las etapas bentónicas. Algas nocivas 73, 44–57 (2018).

Artículo PubMed Google Scholar

Bravo, I. & Figueroa, RI Hacia una comprensión ecológica de las funciones de los quistes de dinoflagelados. Microorganismos 2, 11–32 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Tillmann, U. & Hoppenrath, M. Ciclo de vida del dinoflagelado pseudocolonial Polykrikos kofoidii (Gymnodiniales, Dinoflagellata). J. Phycol. 49, 298–317 (2013).

Artículo PubMed Google Scholar

Pfiester, LA Sexualidad dinoflagelada. En t. Rev. Cytol. 114, 249–272 (1989).

Artículo de Google Scholar

Figueroa, RI, Vazquez, JA, Massanet, A., Murado, MA & Bravo, I. Efectos interactivos de la salinidad y la temperatura sobre la formación de planocigotos y quistes de Alexandrium minutum (Dinophyceae) en cultivo. J. Phycol. 47, 13-24 (2011).

Artículo PubMed Google Scholar

Agrawal, S. Factores que controlan la inducción de la reproducción en algas. Revisión: El texto. Folia Microbiol. 57, 387–407 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Velo-Suarez, L., Brosnahan, ML, Anderson, DM & McGillicuddy, DJ Jr. Una evaluación cuantitativa del papel del parásito Amoebophrya en la terminación de las floraciones de Alexandrium fundyense dentro de una pequeña ensenada costera. Plos One 8, e81150. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0081150 (2013).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Blackburn, SI, Bolch, CJ, Haskard, KA y Hallegraeff, GM Compatibilidad reproductiva entre cuatro poblaciones globales del dinoflagelado tóxico Gymnodinium catenatum (Dinophyceae). Ficología 40, 78–87 (2001).

Artículo de Google Scholar

Parrow, MW & Burkholder, JM Los ciclos de vida sexual de Pfiesteria piscicida y criptoperidiniopsoides (Dinophyceae). J. Phycol. 40, 664–673 (2004).

Artículo de Google Scholar

Hu, Z., Liu, Y., Deng, Y. & Tang, YZ El notorio dinoflagelado formador de floraciones de algas dañinas Prorocentrum donghaiense produce quistes sexuales en reposo, que se distribuyen ampliamente a lo largo del sedimento marino costero de China. Frente. Marzo ciencia. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.826736 (2022).

Artículo de Google Scholar

Liu, Y., Hu, Z., Deng, Y. & Tang, YZ Evidencia de la producción de quistes sexuales en reposo por el dinoflagelado tóxico Karenia mikimotoi en cultivos clonales y sedimentos marinos. J. Phycol. 56, 121-134 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Persson, A., Smith, BC, Wikfors, GH y Alix, JH Formación de gametos dinoflagelados y señales ambientales: observaciones, teoría y síntesis. Algas nocivas 7, 798–801 (2008).

Artículo de Google Scholar

Tenorio, C. et al. Floración de Prorocentrum cordatum en la Bahía de Paracas, Perú. Diversidad 14, 844 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Tango, P. et al. Impactos y efectos potenciales debido a las floraciones mínimas de Prorocentrum en la Bahía de Chesapeake. Algas nocivas 4, 525–531 (2005).

Artículo de Google Scholar

Ajani, PA y cols. Impulsores de floración del dinoflagelado potencialmente dañino Prorocentrum mínimo (Pavillard) Schiller en un estuario templado del sureste de Australia. Estuario. Costa. Ciencia del estante. 215, 161-171 (2018).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Telesh, IV, Schubert, H. & Skarlato, SO Partición del nicho ecológico del dinoflagelado invasor Prorocentrum mínimo y sus congéneres nativos en el Mar Báltico. Algas nocivas 59, 100-111 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Khanaychenko, AN, Telesh, IV y Skarlato, SO Dinoflagelados potencialmente tóxicos formadores de floración Prorocentrum cordatum en las redes alimentarias del plancton marino. Protistología 13, 95-125 (2019).

Google Académico

Berdieva, M., Kalinina, V., Lomert, E., Knyazev, N. & Skarlato, S. Etapas del ciclo de vida y evidencia de reproducción sexual en el dinoflagelado marino Prorocentrum mínimo (Dinophyceae, Prorocentrales). J. Phycol. https://doi.org/10.1111/jpy.12989 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Matantseva, O. y col. Superposición de actividades individuales: la supresión de la absorción de nitrato mediada por urea en el dinoflagelado Prorocentrum mínimo se revela a nivel poblacional y unicelular. Frente. Microbiol. 7, 1310. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01310 (2016).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Abassi, S. & Ki, JS El aumento de la concentración de nitrato afecta de manera diferencial el crecimiento celular y la expresión del transportador de nitrato y otros genes relacionados con el nitrógeno en el dañino dinoflagelado Prorocentrum mínimo. Quimiosfera https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.132526 (2021).

Artículo PubMed Google Scholar

Pechkovskaya, SA et al. Genes Dur3 y nrt2 en el dinoflagelado formador de floración Prorocentrum mínimo: respuestas transcripcionales a fuentes de nitrógeno disponibles. Quimiosfera 241, 125083. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125083 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Solomon, CM y Glibert, PM Actividad de ureasa en cinco especies de fitoplancton. Agua. Microbio. Ecológico. 52, 149-157 (2008).

Artículo de Google Scholar

Lin, X., Wang, L., Shi, X. y Lin, S. Evolución rápidamente divergente de una fosfatasa alcalina atípica (PhoAaty) en el fitoplancton marino: conocimientos de las fosfatasas alcalinas de dinoflagelados. Frente. Microbiol. 6, 868 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Dyhrman, ST & Palenik, BP La identificación y purificación de una fosfatasa alcalina de la superficie celular del dinoflagelado Prorocentrum mínimo (Dinophyceae). J. Phycol. 33, 602–612 (1997).

Artículo CAS Google Scholar

Ou, L. y col. Actividades y regulación de la fosfatasa alcalina en tres especies dañinas de Prorocentrum de las aguas costeras del Mar de China Oriental. Microbio. Ecológico. 79, 459–471 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Lin, X., Zhang, H., Huang, B. y Lin, S. Características de la secuencia del gen de la fosfatasa alcalina y regulación transcripcional por limitación de fosfato en Karenia brevis (Dinophyceae). Algas nocivas 17, 14-24 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Morey, JS y cols. Respuesta transcriptómica del dinoflagelado de la marea roja, Karenia brevis, al agotamiento y adición de nitrógeno y fósforo. Genoma de BMC. 12, 346. https://doi.org/10.1186/1471-2164-12-346 (2011).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, C. y col. El análisis de hibridación por sustracción y supresión reveló la regulación de algunos genes del ciclo celular y de toxinas en Alexandrium catenella por limitación de fosfato. Algas nocivas 39, 26–39 (2014).

Artículo de Google Scholar

Lin, S., Litaker, RW & Sunda, WG Ecología fisiológica y mecanismos moleculares del fósforo en el fitoplancton marino. J. Phycol. 52, 10–36 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Samyn, DR, Van der Veken, J., Van Zeebroeck, G., Persson, BL y Karlsson, BC Residuos clave y rutas de liberación de fosfato en el transceptor Pho84 de Saccharomyces cerevisiae: el papel de Tyr179 en la regulación funcional. J. Biol. Química. 291, 26388–26398 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Harrison, MJ, Dewbre, GR y Liu, J. Un transportador de fosfato de Medicago truncatula involucrado en la adquisición de fosfato liberado por hongos micorrízicos arbusculares. Célula vegetal 14, 2413–2429 (2002).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schenk, G. y col. Identificación de fosfatasas ácidas púrpuras similares a las de los mamíferos en una amplia gama de plantas. Gen 250, 117-125 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Lin, S. y col. Meiosis activa durante la floración de dinoflagelados: una hipótesis de "sexo para la proliferación". Algas nocivas 118, 102307. https://doi.org/10.1016/j.hal.2022.102307 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Antia, A., Carpenter, EJ y Chang, J. Tasas de crecimiento de fitoplancton específicas de cada especie mediante ciclos de síntesis de ADN diel. III. Precisión de las mediciones de la tasa de crecimiento en el dinoflagelado Prorocentrum mínimo. Mar. Ecología. Prog. Ser. 63, 273–279 (1990).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Li, MZ, Li, L., Shi, XG, Lin, LX & Lin, SJ Efectos de la deficiencia de fósforo y adenosina 5'-trifosfato (ATP) sobre el crecimiento y el ciclo celular del dinoflagelado Prorocentrum donghaiense. Algas nocivas 47, 35–41 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Li, J., Glibert, PM y Alexander, JA Efectos de la relación DIN:DIP ambiental sobre la absorción de nitrógeno de dinoflagelados dañinos Prorocentrum mínimo y Prorocentrum donghaiense en turbidistato. Mentón. J. Oceanol. Limnol. 29, 746–761 (2011).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Harke, MJ, Juhl, AR, Haley, ST, Alexander, H. y Dyhrman, ST Respuestas transcripcionales conservadas a la fuente de nutrientes en algas formadoras de floración. Frente. Microbiol. 8, 1279. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01279 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Hou, DY y cols. Análisis a nivel de sistemas del mecanismo metabólico después de la limitación de nitrógeno en el dinoflagelado bentónico Prorocentrum lima. Res. de algas. 33, 389–398 (2018).

ADS del artículo Google Scholar

Johnson, MD Mixotrofia inducible en el dinoflagelado mínimo Prorocentrum. J. Eucariota. Microbiol. 62, 431–443 (2015).

Artículo PubMed Google Scholar

Dyhrman, ST y Palenik, B. Estrés por fosfato en cultivos y poblaciones de campo del dinoflagelado Prorocentrum mínimo detectado mediante un ensayo de fosfatasa alcalina unicelular. Aplica. Reinar. Microbio. 65, 3205–3212 (1999).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Figueroa, RI, Dapena, C., Bravo, I. & Cuadrado, A. La sexualidad oculta de Alexandrium minutum: un ejemplo de sexo pasado por alto en dinoflagelados. PloS One 10, e0142667. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0142667 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Figueroa, RI, Garcés, E. & Bravo, I. Estudio comparativo de los ciclos de vida de Alexandrium tamutum y Alexandrium minutum (Gonyaulacales, Dinophyceae) en cultivo. J. Phycol. 43, 1039-1053 (2007).

Artículo de Google Scholar

Meng, FQ, Song, JT, Zhou, J. & Cai, ZH Perfil transcriptómico y genes relevantes para la reproducción sexual de Alexandrium minutum en respuesta a la deficiencia nutricional. Frente. Microbiol. 10, 2629. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02629 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Persson, A., Smith, BC, Morton, S., Shuler, A. y Wikfors, GH Las etapas de la vida sexual y los cambios morfológicos dependientes de la temperatura permiten la aparición críptica del dinoflagelado de marea roja de Florida Karenia brevis. Algas nocivas 30, 1–9 (2013).

Artículo de Google Scholar

Walker, LM Evidencia de un ciclo sexual en el dinoflagelado de la marea roja de Florida, Ptychodiscus brevis (= Gymnodinium breve). Trans. Soy. Microscopía. Soc. 101, 287–293 (1982).

Artículo de Google Scholar

Glibert, PM, Burkholder, JM y Kana, TM Conocimientos recientes sobre las relaciones entre la disponibilidad, las formas y la estequiometría de los nutrientes, y la distribución, la ecofisiología y los efectos de la red alimentaria de las especies pelágicas y bentónicas de Prorocentrum. Algas nocivas 14, 231–259 (2012).

Artículo de Google Scholar

Hamburger, D., Rezzonico, E., MacDonald-Comber Petétot, J., Somerville, C. y Poirier, Y. Identificación y caracterización del gen PHO1 de Arabidopsis implicado en la carga de fosfato en el xilema. Célula vegetal 14, 889–902 (2002).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Secco, D., Baumann, A. & Poirier, Y. La caracterización de la familia de genes PHO1 del arroz revela un papel clave para OsPHO1; 2 en la homeostasis del fosfato y la evolución de un clado distinto en dicotiledóneas. Planta. Fisiol. 152, 1693-1704 (2010).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Oh, SJ, Kwon, HK, Noh, IH y Yang, H.-S. Utilización del fósforo orgánico disuelto y actividad de la fosfatasa alcalina del dinoflagelado Gymnodinium impudicum aislado del Mar del Sur de Corea. Ciencia oceánica. J. 45, 171-178 (2010).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Huang, B., Ou, L., Hong, H., Luo, H. y Wang, D. Biodisponibilidad de compuestos de fósforo orgánico disuelto en dinoflagelados dañinos típicos Prorocentrum donghaiense Lu. Mar. Contaminación. Toro. 51, 838–844 (2005).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Wang, X. y col. Hidrólisis de organofosforados por fosfatasa ácida de diatomea púrpura y regulación secuencial del metabolismo celular. J. Exp. Bot. 72, 2918–2932 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, D. y col. Fosfatasas del ácido púrpura de Arabidopsis thaliana: análisis comparativo y regulación diferencial por privación de fosfato. J. Biol. Química. 277, 27772–27781 (2002).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zhou, Z. y col. Las proteínas SPX regulan la homeostasis de Pi y la señalización en diferentes niveles subcelulares. Señal de Planta. Comportamiento. 10, e1061163. https://doi.org/10.1080/15592324.2015.1061163 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, K. y col. Los genes relacionados con SPX regulan la homeostasis del fósforo en el fitoplancton marino Phaeodactylum tricornutum. Comunitario. Biol. 4, 1-11 (2021).

Artículo de Google Scholar

Guillard, RR y Ryther, JH Estudios de diatomeas planctónicas marinas. I. Cyclotella nana Hustedt y Detonula confervacea (Cleve) Gran. Poder. J. Microbiol. 8, 229–239 (1962).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Pote, D., Daniel, T. y DeLaune, P. Fósforo disuelto en muestras de agua. En Métodos de análisis de fósforo para suelos, sedimentos, residuos y aguas, 2.ª ed. (eds Pote, D. et al.) 110–112 (Kovar, 2009).

Google Académico

Miranda, KM, Espey, MG & Wink, DA Un método espectrofotométrico rápido y sencillo para la detección simultánea de nitrato y nitrito. Óxido nítrico 5, 62–71 (2001).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Keeling, PJ y cols. El proyecto de secuenciación del transcriptoma de eucariotas microbianos marinos (MMETSP): iluminando la diversidad funcional de la vida eucariota en los océanos a través de la secuenciación del transcriptoma. PLoS Biol. 12, e1001889 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

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El estudio fue financiado por la Fundación Rusa para la Ciencia, proyecto 22-14-00056.

Laboratorio de Citología de Organismos Unicelulares, Instituto de Citología de la Academia de Ciencias de Rusia, San Petersburgo, 194064, Rusia

Vera Kalinina, Mariia Berdieva y Sergei Skarlato

Laboratorio de Dinámica de Membranas Intracelulares, Instituto de Citología de la Academia de Ciencias de Rusia, San Petersburgo, 194064, Rusia

Nikolai Aksenov

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VK, MB y SS diseñaron investigaciones, VK, MB y NA realizaron experimentos, VK y NA realizaron análisis de datos, VK escribió el manuscrito con contribuciones de todos los coautores.

Correspondencia a Vera Kalinina.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Kalinina, V., Berdieva, M., Aksenov, N. et al. La deficiencia de fósforo induce la reproducción sexual en el dinoflagelado Prorocentrum cordatum. Informe científico 13, 14191 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-41339-3

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Recibido: 16 de junio de 2023

Aceptado: 24 de agosto de 2023

Publicado: 30 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-41339-3

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