Молекулярна ідентифікація чотирьох штамів Dunaliella з України за допомогою маркера ITS2
Анотація
Види роду Dunaliella є модельними об’єктами у фізіології водоростей і широко використовуються у фікотехнологіях для промислового виробництва біологічно активних сполук, зокрема каротиноїдів (передусім β-каротину). Надійна видова ідентифікація ускладнена через низьку морфологічну варіабельність і відсутність чітких видоспецифічних ознак у Dunaliella. Такі ознаки, як розмір клітин, форма та пігментація, значною мірою залежать від умов середовища, що часто призводить до помилкової ідентифікації в колекціях культур і ускладнює порівняльні та прикладні дослідження. Тому молекулярні підходи стали необхідними для точної видової ідентифікації. Водночас молекулярні дані щодо Dunaliella з території України залишаються обмеженими. Ділянка внутрішнього транскрибованого спейсера 2 (ITS2) є особливо інформативною, оскільки поєднує консервативні елементи вторинної структури з швидко еволюціонуючими первинними послідовностями. У цьому дослідженні проведено молекулярну ідентифікацію чотирьох штамів Dunaliella з колекції мікроводоростей гербарію Черняєва (Cherniaev Herbarium MicroAlgae Culture Collection, CWU-MACC) Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна з використанням маркера ITS2. Визначення видової належності здійснювали на основі подібності послідовностей і філогенетичного аналізу. Серед чотирьох українських штамів лише CWU-MACC-15 відповідав D. salina, тоді як решта, включно з CWU-MACC-16, який раніше був ідентифікований як D. salina, були віднесені до D. viridis. Послідовності ITS2 штамів CWU-MACC-16 і CWU-MACC-20 були ідентичними, тоді як ізолят з Генічеського солоного озера демонстрував незначну варіацію ITS2 у межах D. viridis. Отримані результати створюють молекулярну основу для таксономії штамів Dunaliella з України та підкреслюють необхідність розширення вибірки штамів і використання додаткових молекулярних маркерів для кращого розкриття видового різноманіття та філогенетичних зв’язків.
Завантаження
Посилання
Assunção P., Jaén-Molina R., Caujapé-Castells J., De La Jara A., Carmona L., Freijanes K., Mendoza H. (2012). Molecular taxonomy of Dunaliella (Chlorophyceae), with a special focus on D. salina: ITS2 sequences revisited with an extensive geographical sampling. Aquatic Biosystems, 8(1), 2. https://doi.org/10.1186/2046-9063-8-2
Assunção P., Jaén‐Molina R., Caujapé‐Castells J., Wolf M., Buchheim M. A., De La Jara A., Freijanes K., Carmona L., Mendoza H. (2013). Phylogenetic analysis of ITS2 sequences suggests the taxonomic re‐structuring of Dunaliella viridis (Chlorophyceae, Dunaliellales). Phycological Research, 61(2), 81—88. https://doi.org/10.1111/pre.12003
Barbosa M., Inácio L. G., Afonso C., Maranhão P. (2023). The microalga Dunaliella and its applications: A review. Applied Phycology, 4(1), 99—120. https://doi.org/10.1080/26388081.2023.2222318
Avron M., Ben-Amotz A. (Ed.). (1992). Dunaliella: Physiology, biochemistry, and biotechnology. CRC Press.
Borowitzka M. A., Siva C. J. (2007). The taxonomy of the genus Dunaliella (Chlorophyta, Dunaliellales) with emphasis on the marine and halophilic species. Journal of Applied Phycology, 19(5), 567—590. https://doi.org/10.1007/s10811-007-9171-x
Buchheim M. A., Keller A., Koetschan C., Förster F., Merget B., Wolf M. (2011). Internal Transcribed Spacer 2 (nu ITS2 rRNA) Sequence-structure phylogenetics: Towards an automated reconstruction of the green algal tree of life. PLoS ONE, 6(2), e16931. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0016931
Coleman A. W. (2009). Is there a molecular key to the level of “biological species” in eukaryotes? A DNA guide. Molecular Phylogenetics and Evolution, 50(1), 197—203. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2008.10.008
Dunaliella Salina. (n.d.). CCAP. Retrieved January 2026 from https://www.ccap.ac.uk/catalogue/strain-19-18?mfp=61-archived%5BAvailable%5D&search=Dunaliella
Gordillo F. J. L., Jiménez C., Chavarría, J., Xavier Niell F. (2001). Photosynthetic acclimation to photon irradiance and its relation to chlorophyll fluorescence and carbon assimilation in the halotolerant green alga Dunaliella viridis. Photosynthesis Research, 68(3), 225—235. https://doi.org/10.1023/A:1012969324756
Highfield A., Ward A., Pipe R., Schroeder D. C. (2021). Molecular and phylogenetic analysis reveals new diversity of Dunaliella salina from hypersaline environments. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 101(1), 27—37. https://doi.org/10.1017/S0025315420001319
Hoang D. T., Chernomor O., Von Haeseler A., Minh B. Q., Vinh L. S. (2018). UFBoot2: Improving the ultrafast bootstrap approximation. Molecular Biology and Evolution, 35(2), 518—522. https://doi.org/10.1093/molbev/msx281
Jalili V., Afgan E., Gu Q., Clements D., Blankenberg D., Goecks J., Taylor J., Nekrutenko A. (2020). The Galaxy platform for accessible, reproducible and collaborative biomedical analyses: 2020 update. Nucleic Acids Research, 48(14), 8205—8207. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa554
Keller A., Schleicher T., Schultz J., Müller T., Dandekar T., Wolf M. (2009). 5.8S-28S rRNA interaction and HMM-based ITS2 annotation. Gene, 430(1—2), 50—57. https://doi.org/10.1016/j.gene.2008.10.012
Komarysta V.P. (2021) Collection of live cultures of microalgae in the herbarium of V.N. Karazin Kharkiv National University (CWU). Herbaria of the 21st century: achievements and challenges. Proceedings of International Scientific Conference dedicated to the 100th anniversary of the National Herbarium of Ukraine (KW) – the Herbarium of M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine (1 October 2021, Kyiv). – Kyiv: M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine, 2021. р. 64-68. (In Ukrainian)
Leung C., Grulois D., Chevin L. (2022). Plasticity across levels: Relating epigenomic, transcriptomic, and phenotypic responses to osmotic stress in a halotolerant microalga. Molecular Ecology, 31(18), 4672—4687. https://doi.org/10.1111/mec.16542
Li W., Godzik A. (2006). Cd-hit: A fast program for clustering and comparing large sets of protein or nucleotide sequences. Bioinformatics, 22(13), 1658—1659. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl158
Massjuk N.P. (1973). Morphology, taxonomy, ecology and geographic distribution of the genus Dunaliella Teod. and prospects for its potential utilization. Kiev, Naukova Dumka.
Massjuk N.P., Lilitska G.G. (2011). Dunaliellales. In: Algae of Ukraine: diversity, nomenclature, taxonomy, ecology and geography. Volume 3: Chlorophyta. (Tsarenko P.M., Wasser S.P., Nevo E. Eds), pp. 152-157. Ruggell: A.R.A. Gantner Verlag K.-G.
Nguyen L.-T., Schmidt, H. A., Von Haeseler, A., & Minh, B. Q. (2015). IQ-TREE: A Fast and Effective Stochastic Algorithm for Estimating Maximum-Likelihood Phylogenies. Molecular Biology and Evolution, 32(1), 268—274. https://doi.org/10.1093/molbev/msu300
O'Leary N. A., Wright M. W., Brister J. R., Ciufo S., Haddad D., McVeigh R., Rajput B., Robbertse B., Smith-White B., Ako-Adjei D., Astashyn A., Badretdin A., Bao Y., Blinkova O., Brover V., Chetvernin V., Choi J., Cox E., Ermolaeva O., Farrell C. M., Goldfarb T., Gupta T., Haft D., Hatcher E., Hlavina W., Joardar V. S., Kodali V. K., Li W., Maglott D., Masterson P., McGarvey K. M., Murphy M. R., O'Neill K., Pujar S., Rangwala S. H., Rausch D., Riddick L. D., Schoch C., Shkeda A., Storz S. S., Sun H., Thibaud-Nissen F., Tolstoy I., Tully R. E., Vatsan A. R., Wallin C., Webb D., Wu W., Landrum M. J., Kimchi A., Tatusova T., DiCuccio M., Kitts P., Murphy T. D., Pruitt K. D. (2016). Reference sequence (RefSeq) database at NCBI: Current status, taxonomic expansion, and functional annotation. Nucleic Acids Research, 44(D1), D733—D745. https://doi.org/10.1093/nar/gkv1189
Oren A. (2005). A hundred years of Dunaliella research: 1905–2005. Saline Systems, 1(1), 2. https://doi.org/10.1186/1746-1448-1-2
Oren A. (2014). The ecology of Dunaliella in high-salt environments. Journal of Biological Research-Thessaloniki, 21(1), 23. https://doi.org/10.1186/s40709-014-0023-y
Pasiuga O.S., Antonenko S.P., Komaristaya V.P., Rudas A.N. (2013). Variability of cultural and morphological traits of Dunaliella salina Teod. from different habitats. The Journal of V. N. Karazin Kharkiv National University. Series Biology, 18 (1079), 54–63.
Phytozome. (n.d.). Phytozome. Retrieved January 2026 from https://phytozome-next.jgi.doe.gov/info/Dsalina_v1_0
Preetha K., John L., Subin C. S., Vijayan K. K. (2012). Phenotypic and genetic characterization of Dunaliella (Chlorophyta) from Indian salinas and their diversity. Aquatic Biosystems, 8(1), 27. https://doi.org/10.1186/2046-9063-8-27
Ramachandran P., Pandey N. K., Yadav R. M., Suresh P., Kumar, A., Subramanyam R. (2023). Photosynthetic efficiency and transcriptome analysis of Dunaliella salina under hypersaline: A retrograde signaling mechanism in the chloroplast. Frontiers in Plant Science, 14, 1192258. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1192258
SAG 44.89 Dunaliella viridis. (n.d.). SAG catalogue of strains. Retrieved January 2026 from https://sagdb.uni-goettingen.de/detailedList.php?str_number=44.89
Schultz J., Maisel S., Gerlach D., Müller T., Wolf M. (2005). A common core of secondary structure of the internal transcribed spacer 2 (ITS2) throughout the Eukaryota. RNA, 11(4), 361—364. https://doi.org/10.1261/rna.7204505
Sun Z., Chen S. (2013). Identification of cortex herbs using the DNA barcode nrITS2. Journal of Natural Medicines, 67(2), 296—302. https://doi.org/10.1007/s11418-012-0681-8
Will S. (2024). LocARNA 2.0: Versatile simultaneous alignment and folding of RNAs. In R. Lorenz (Ed.), RNA Folding (V. 2726, P. 235—254). Springer US. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-3519-3_10
Yu N., Wei Y., Zhang X., Zhu N., Wang Y., Zhu Y., Zhang H., Li F., Yang L., Sun J., Sun A. (2017). Barcode ITS2: A useful tool for identifying Trachelospermum jasminoides and a good monitor for medicine market. Scientific Reports, 7(1), 5037. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04674-w
Zhang W., Yuan Y., Yang S., Huang J., Huang L. (2015). ITS2 secondary structure improves discrimination between medicinal “Mu Tong” species when using DNA barcoding. PLOS ONE, 10(7), e0131185. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0131185
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
Автори мають право укладати додаткові невиключні угоди щодо поширення опублікованої версії роботи (наприклад, розміщення в інституційних репозитаріях або публікація у збірниках) за умови зазначення її первинної публікації в цьому журналі.
