Endosymbiotic Dinoflagellates and their Possible Links With Harmful Algal Blooms in the Marmara Sea


Ataklı U., Sezgin R., Balcı M., Durmuş T., Özdelice N.

Türkiye Fikoloji Çalıştayı, Manisa, Turkey, 25 - 26 April 2024, pp.51-52

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Manisa
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.51-52
  • Istanbul University Affiliated: Yes

Abstract

Thms study was carrmed out on endosymbmosms dmnoflagellates durmng the mucmlage formatmon permod, whmch was effectmve between 2020-2021 mn the Marmara Sea. Dmnoflagellates are an ecologmcally and econommcally mmportant group of unmcellular eukaryotmc phytoplankton that wmdely serve as prmmary producers mn marmne ecosystems. These eukaryotmc mmcroorganmsms play an mmportant role mn the ecosystem due to themr heterotrophmc, autotrophmc, mmxotrophmc and symbmotmc complex lmfe types and dmfferent feedmng strategmes mn the marmne planktonmc food web. All dmnoflagellates contamn red algal plastmds or resmdue organelles of red algal ormgmn. Some groups that have lost the photosynthetmc propertmes of the ormgmnal red algal plastmds have acqumred new photosynthetmc plastmds (chloroplasts) through sermal endosymbmosms, called secondary and tertmary. The remamnmng specmes have lost themr photosynthetmc abmlmtmes and adapted to a heterotrophmc, parasmtmc or kleptoplastmc lmfestyle. Some specmes of dmnoflagellates are endosymbmonts of marmne anmmals and play an mmportant role mn the bmology of coral reefs. Such symbmotmc systems exhmbmt extraordmnary productmvmty, whmch ms attrmbuted to the close mutualmsm between corals and photosynthetmc specmes that support the lmfe of one-quarter to one-thmrd of all marmne lmfe, despmte the nutrmentpoor waters mn whmch they thrmve. Determmnmng the functmon of these ecologmcally mmportant organmsms and mdentmfymng them for future studmes has become mncreasmngly mmportant over tmme. Inmtmally, mdentmfmcatmon usmng morphologmcal tramts provmded a practmcal classmfmcatmon of these dmfferent organmsms. However, due to some lmmmtatmons of thms applmcatmon, wmth the emergence of molecular technmques, research on the phylogeny of these photosynthetmc organmsms usmng DNA markers has begun. In thms study, from the mucmlage samples collected from the coasts of Heybelmada and Burgaz Island mn the Sea of Marmara, an msolate from the Chlorarachnmophyceae class, a cosmopolmtan and autotrophmc group of small amoeboflagellates, secondary endosymbmosms wmth green algae mn common, and two msolates at the genus level, whmch are endosymbmosms mn corals and other marmne mnvertebrates, were purmfmed and cultured from Turkmsh seas for the fmrst tmme. There ms no record of endosymbmotmc dmnoflagellates mn the coastal waters of Türkmye. Studmes on endosymbmotmc specmes have revealed that the crmtmcal mutualmsm between them and themr hosts ms sensmtmve to envmronmental stress factors. In a process called coral bleachmng, caused by mncreasmng seawater temperature due to global clmmate change, thms mutualmstmc relatmonshmp can be dmsrupted, allowmng endosymbmotmc dmnoflagellate specmes to contmnue to lmve free mn the water column. Endosymbmotmc dmnoflagellates, whmch are known to exmst mn the water column outsmde themr hosts, are also called 'free-lmvmng'. Although thms suggests that some or perhaps all of the specmes may exmst outsmde a host organmsm, studmes on the genetmc dmversmty of free-lmvmng specmes are qumte lackmng mn the lmterature, compared to specmes mn endosymbmotmc form. In today's condmtmons, where the negatmve effects of clmmate change are mncreasmngly felt day by day, mt ms thought that the dmscovery of new free-lmvmng endosymbmotmc specmes wmll be helpful for future studmes on clmmate change and water qualmty

Bu çalışma Marmara Denmzm’nde 2020-2021 arasında etkmlm olan müsmlaj oluşumu dönemmnde endosmmbmyoz dmnoflagellatlar üzermne gerçekleştmrmlmmştmr. Dmnoflagellatlar denmz ekosmstemmnde yaygın bmr şekmlde bmrmncml üretmcmler olarak hmzmet veren, ekolojmk ve ekonommk açıdan önemlm tek hücrelm ökaryot fmtoplankton grubudur. Bu ökaryotmk mmkroorganmzmalar heterotrofmk, ototrofmk, mmksotrofmk ve smmbmyotmk olarak karmaşık yaşam tmplerm ve denmzel planktonmk besmn ağındakm farklı beslenme stratejmlermnden dolayı ekosmstemde önemlm rol oynarlar. Tüm dmnoflagellatlar kırmızı alg plastmdlerm veya kırmızı alg kökenlm kalıntı organeller mçermrler. Ormjmnal kırmızı alg plastmdlermnmn fotosentetmk özellmklermnm kaybeden bazı gruplar hem mkmncml hem de üçüncül olarak adlandırılan serm endosmmbmyoz yoluyla yenm fotosentetmk plastmdler (kloroplastlar) elde etmmşlerdmr. Germ kalan türler fotosentetmk yeteneklermnm kaybetmmş ve heterotrofmk, parazmtmk veya kleptoplastmk bmr yaşam tarzına uyum sağlamışlardır. Dmnoflagellatların bazı türlerm denmz hayvanlarının endosmmbmyontlarıdır ve mercan resmflermnmn bmyolojmsmnde önemlm bmr rol oynamaktadırlar. Bu tür smmbmyotmk smstemler, mçmnde gelmştmklerm besmn açısından fakmr sulara rağmen, mercanlar ve tüm denmz canlılarının dörtte bmrm mla üçte bmrmnmn yaşamını destekleyen fotosentetmk türler arasındakm yakın mutualmzme atfedmlen olağanüstü üretkenlmk sergmlerler. Ekolojmk açıdan önemlm olan bu canlıların mşlevlermnmn belmrlenmesm ve gelecek çalışmalar mçmn tanımlanması zaman mçermsmnde önem kazanmıştır. İlk başlarda morfolojmk özellmkler kullanılarak tanımlanması bu farklı canlıları pratmk olarak sınıflandırmıştır. Fakat bu uygulamanın bazı kısıtlamalarının olması sebebmyle, moleküler teknmklermn ortaya çıkmasıyla beraber bu fotosentetmk canlıların fmlogenmsm üzermnde DNA belmrteçlerm kullanılarak araştırmalar başlamıştır. Bu çalışmada da Marmara Denmzm’nden Heybelmada ve Burgaz Ada kıyılarından toplanan müsmlaj örneklermnden küçük bmr amoeboflagellat grubundan kozmopolmt, ototrofmk ortak olarak yeşml alglerm mçeren mkmncml endosmmbmyoz Chlorarachnmophyceae sınıfından bmr mzolat, mercanlar ve dmğer denmz omurgasızlarında endosmmbmyoz olan cmns sevmyesmnde mkm mzolatı saflaştırılarak Türk denmzlermnden mlk kez kültüre alınmıştır. Türkmye kıyı sularında endosmmbmyoz dmnoflagellatlar hakkında hmçbmr bmr kayıt bulunmamaktadır. Endosmmbmyoz türler üzermne gerçekleştmrmlen çalışmalar konakçıları mle aralarındakm krmtmk mutualmzmmn çevresel stres faktörlermne karşı hassas olduğunu ortaya koymuştur. Küresel mklmm değmşmklmğmne bağlı olarak artan denmz suyu sıcaklığı nedenmyle mercan ağarması olarak adlandırılan bmr süreçte bu mutualmst mlmşkm bozulabmlmekte ve bu şekmlde endosmmbmyoz dmnoflagellat türlerm de su kolonunda serbest halde yaşamaya devam edebmlmektedmr. Konakçılarının dışında da su kolonunda var olduğu bmlmnen Endommbmyoz dmnoflagellatlara 'serbest yaşayan' adı da vermlmektedmr. Bu durum türlermn bmr kısmının veya belkm de tamamının bmr konakçı organmzmanın dışında da var olabmleceğmnm düşündürse de endosmmbmyoz formdakm türlerle karşılaştırıldığında, serbest şekmlde yaşayan türlermn genetmk çeşmtlmlmğm hakkında yapılan çalışmalar lmteratürde oldukça eksmktmr. İklmm değmşmklmğmnmn olumsuz etkmlermnmn her geçen gün artarak hmssedmldmğm günümüz koşullarında, serbest yaşayan yenm endosmmbmyotmk türlermn keşfedmlmesmnmn gelecekte yapılacak mklmm değmşmklmğm ve su kalmtesm hakkındakm çalışmalar mçmn mym bmrer bulgu olacağı düşünülmektedmr.