chlorophyta, ruduchy,
prymnesiophyta,
obrněnky, rozsivky,
prasinophyta,
chrysophyta
severní
jižní polok.
Van Alstyne and Puglisi, 2009
Koncentrace DMSP na
latitudinálním gradientu
stejný pattern – phlorotanniny
(fenolické látky chaluh) v sev.
Pacifiku
x
opačný průběh – sec. metabolity
produkované terestrickými
rostlinami a makrořasami (max.
produkce v tropech)
Fyziologické a ekologické fce
- osmolyt
- kryoprotektant (použití při kryoprezervaci)
Produkty štěpení
1) eliminace nadbytečné síry a energie
2) antioxidanty
ROS (reactive oxygen species)
DMS 20-60 krát účinnější proti ROS než DMSP
3) antibiotika Phaeocystis - pouze pokud buňky těsně nahloučeny x někt.
bakterie naopak stimulovány DMSP – využití jako zdroje C a S.
Strongylocentrotus droebachiensis (Van Alstyne et Houser, 2003)
ježovka uvolňuje DMS i po 16 hod, kdy byla
odstraněna její potrava produkující DMSP
4) antiherbivorní látky (asi makrořasy)
activated vs. induced defence
Van Alstyne et al. 2001b
Strongylocentrotus purpuratus Strongylocentrotus droebachiensis
In laboratory feeding preference experiments, acrylic acid deterred
feeding by the sea urchin S. droebachiensis at concentrations of 0.1
to 2% FM and by S. purpuratus at 0.25 to 2% FM, while the
precursor DMSP functioned as a feeding attractant to both sea
urchins.
Pygoscelis
Phaeocystis
4) antiherbivorní látky (asi makrořasy)
activated vs. induced defence
Testy preference potravy různými herbivory
- někteří se vyhýbají, jiní naopak preferují
Idotea wosnesenskii
Littorina
sitkana Van Alstyne et al. 2001b
In contrast, feeding by the isopod Idotea wosnesenskii was not deterred
by acrylic acid even at concentrations as high as 8% FM.
Látky signalizující predátorům DMS – ideální signální molekula
Petrels, albatrosses and other procellariiform seabirds have an excellent sense of smell, and
routinely navigate over the world’s oceans by mechanisms that are not well understood.
These birds travel thousands of kilometres to forage on ephemeral prey patches at variable
locations, yet they can quickly and efficiently find their way back to their nests on remote
islands to provision chicks, even with magnetic senses experimentally disrupted. Over the
seemingly featureless ocean environment, local emissions of scents released by
phytoplankton reflect bathymetric features such as shelf breaks and seamounts. These
features suggest an odour landscape that may provide birds with orientation cues.
Daption capense
The aim: to identify whether any Procellariiform species might be attracted to
dimethyl sulphide (DMS).
DMS is a potent olfactory attractant to many Procellariiform species,
however, absence of any response to DMS - on the part of albatrosses or cape
petrels: these species arrived at both DMS slicks and control slicks with the
same frequency
Oceanites oceanicus
(Nevitt et al. 1995, Nature)
satellite image of a bloom in the English Channel off the coast of Cornwall, 24 July 1999.
Rozsáhlé vegetační zákaly Emiliania huxleyi jsou dobře vidět ze
satelitů jako mléčný zákal (angl. ”white tide”).
By using microfluidics and image analysis of swimming behavior, we observed
attraction toward microscale pulses of DMSP and related compounds among
several motile strains of phytoplankton, heterotrophic bacteria, and bacterivore
and herbivore microzooplankton.
(Seymour et al. 2010, Science)
Algal chemical defences
hranice 20 st. isotermy
Tropické mořské ekosystémy
mangrovové porosty
seagrass meadows
Lewis 1986
Chemická obrana makrořas a struktura společenstva
Arbacia punctulata - temperate vs. tropical
seaweed, freeze-dried, ground to a fine powder,
and mixed into an agar matrix
Jsou tropické makrořasy méně chutné?
(Bolser et Hay, 1996, Ecology)
Dominance makrořas v prostředí
Proč se stanou dominantní a jaký mechanismus tuto dominanci udržuje?
several macrophyte taxa (Laurencia poitei, Dictyota spp., Amphiroa
fragilissima, Cladophoropsis macromeres, Galaxaura cylindrica,)
within a 2.0-cm radius of the herbivore-resistant brown alga
Stypopodium zonale „associotional refuge“ Litter et al. 1986
ryby je žerou daleko méně - 4x větší
šance na přežití v průběhu 48 hod.
Lytechinus variegatus
litorál SV Brazílie
Sargassum chráněno epifyticky narostlou Dictyota
menstrualis (chemically mediated protection)
Sargassum - hladina polyfenolů příliš nízká,
polyfenoly obecně neodpuzují tropické herbivory
Může mít chemická obrana větší vliv na společenstvo než predace
a kompetice?
Haplo – diplontní fáze a koncentrace anti-feedant metabolitů
(Cronin et
Hay, 1996)
koncentrace metabolitů ani intenzita žracího tlaku se neliší
anti-feadant metabolite
haploidní a diploidní jedinci - inhibice žracího tlaku s různou
intenzitou v závislosti na různé koncentraci diterpenu
Pereira et al., Algal Chemical ecology,
2008
Dictyota menstrualis
Asociace specialistů (mesograsers) s makrořasami produkujícími
obranné látky
1) pouze fyzická asociace
Amphipoda, Sacoglossa - sap-sacking sea slugs
herbivorous crab Thersandrus compressus is found only on the green seaweed
Avrainvillea longicaulis (Bryophyceae)
brominated diphenylmethane
derivative - avrainvilleol
Thalassoma
bifasciatum -
predátor
nevšímá si krabů na makrořase, mimo je žere
2) využití metabolitů
the ascoglossan Elysia halimedae occurs exclusively on the green alga Halimeda
(tropical Pacific species) and appears to graze selectively those tissues
with the highest concentrations of chemical defenses
Once consumed, the major metabolite of
Halimeda, halimedatetraacetate (8) is
converted to a related diterpene alcohol
(9)
The compound is also deposited in the ascoglossan’s egg masses. In field assays,
a concentration of 4% of this compound significantly deterred feeding by both
herbivorous and carnivorous fishes (Paul and Van Alstyne 1988b).
Surface ecology
sec. metabolity se hromadí u povrchu (anti-
fouling, ovlivňují přisednutí, allelopatické
interakce)
koncentrace látek na povrchu může být ovlivněna
podm. prostředí
Localization of phlorotannins in the branch of
Eisenia bicyclis; (d) phlorotannin-rich cells
Shibata et al. 2004
různá koncentrace N
Invazní potenciál chemicky bránících se tropických makrořas
caulerpenine
=sesquiterpen
jediný výrazný nepřítel Elysia subornata –
tropický plž - hermafrodit
nejedlá pro ježovky, toxická
pro ryby
Chemická obrana invazní makrořasy Fucus evanescens v
původním a nově obsazeném habitatu
The invader is subjected to less intense enemy
control in the new range, but that this is due to
an increased allocation to defense rather than
release from specialized herbivores. This
indicates that increased resistance to herbivory
might be an important strategy for invasion
success.
(Wikstrom et al., 2006)
native in Sweden: Fucus vesiculosus, and Ascophyllum
nodosum (F. evanescens introduced; invaded from either
Iceland, Faeroes or northern Norway)
native in south-western Iceland: F. evanescens
F. evanescens produkuje více phlorotanninů v
invadovaném habitatu (S-Sweden x I-Iceland)
The enemy release hypothesis predicts that invading species are favoured by being less
strongly regulated by natural enemies in the new region
Algal sensory chemical ecology
• chemická komunikace mezi organismy
• chemické vnímání okolního prostředí organismy
Vzájemné přitahování se gamet
(Govorunova et Sineshchekov, 2005)
lurleny – feromony podobné
plastochinonu, aktivní v
pikomolárních koncentracích Chlamydomonas allensworthii
různé kmeny reagovaly na
lurleny s odlišnou chemickou
strukturou
Closterium ehrenbergii
mt+ mt- mt-
mt- m- mt-
mt+ mt+ mt+ médium, kde
kultivovány mt-
(Fukumoto et al. 1998)
feromon – 20kDa termolabilní protein
Příklady sex. hormonů chaluh
Laminaria digitata
lamoxyrene
Ectocarpus siliculosus
Laminaria digitata
Fucus spiralis
Indukce produkce a uvolňování gamet
Sexual development is initiated by a glycoprotein pheromone that acts at a concentration below 10–16M.
Volvox carterii
sex-inducing pheromone - 32-kDa
glycoprotein. Gonidia that have been
exposed to the sex-inducing
pheromone for at least 6–8 h before the
initiation of embryonic cleavages
modify their developmental program
and produce sexual progeny containing
immotile eggs or motile sperm Hallmann et al. 1998, Science
Živiny jako chemoatraktanty
Phiesteria piscicida
ichtyotoxická obrněnka – zoospory
přitahovány sterilním slizem a exkrety
několika druhů ryb
CANCELLIERI et. al. 2001
Ulva intestinalis
(Wheeler et al. 2006)
acyl-homoserine lactone (AHL) - quorum sensing system to identify bacterial biofilms for preferential
settlement. Here, we demonstrate that AHLs act as strong chemoattractants for Ulva zoospores.
Vibrio anguillarum
quorum sensing (a method of communication
between bacteria that enables the coordination
of group-based behavior based on population
density (e.g. biofilm forming)
Fig. 1. (A) The structure of thallusin. (B) Morphology of axenic M. oxyspermum. (C) The effect of thallusin
on M. oxyspermum (an initial concentration of 1 ng ml–1). (D) Dedifferentiation given a lack of thallusin (an
initial concentration of 1 pg ml–1). Inset: Protruding cells from disintegrating thalli. (E) Small callus-like
morphology of U. pertusa, after 2 months of cultivation under aseptic conditions. Inset: Colorless protrusions
from the lateral cell walls. (F) The effect of thallusin (1 ng ml–1) on U. pertusa. Inset: A foliaceous
distromatic blade.
Matsuo et al.,2005
Ovlivnění morfogeneze, thallusin produkovaný bakteriemi
Morfogeneze, růst. rychlost
a přisednutí zoospor
20 epiphytic bacterial isolates
Marshall et al. 2006 Ulva linza