Galdieria
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TEM-Aufnahme von G. partita | ||||||||||||
Systematik | ||||||||||||
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Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
Galdieria | ||||||||||||
Merola et al., 1981/1982 |
Galdieria ist eine Gattung einzelliger Rotalgen, die zur Familie Galdieriaceae gehört.[2] Sie wurde 1981 von dem italienischen Botaniker Aldo Merola zur Unterscheidung von Arten (Spezies) der Gattungen Cyanidium und Cyanidioschyzon (beide in der nahe verwandten Familie Cyanidiaceae) geschaffen. Typusart ist Galdieria sulphuraria.[3][4]
Vertreter der Gattung zeichnen sich durch ihren thermophilen, acidophilen und metallresistenten Stoffwechsel aus, entweder photoautotroph (per Photosynthese) oder heterotroph (indem sie verschiedene Kohlenstoffquellen nutzen).[5]
Sie leben im Boden, auf oder in Felsen (endolithisch), in der Umgebung vulkanischer Thermalquellen, auch in Gegenwart von Schwermetallen.[6] Die Analyse des Genoms von G. sulphuraria bzw. der von dieser Art 2023 abgetrennten Spezies G. javensis (Stamm 074W)[1] sowie von G. phlegrea[7] deutet darauf hin, dass thermoazidophile Anpassungen dieser Arten auf einen vielfachen horizontalen Gentransfer von Archaeen und Bakterien zurückzuführen sind, eine weitere Seltenheit unter den Eukaryoten.[8][9][1][7]
Beschreibung
Die zur Gattung Galdieria gehörenden Arten sind annähernd kugelförmige eukaryotische Einzeller, weshalb sie englisch auch als eukaryotic unicellular algae (EUA) bezeichnet werden.[2][10] Die Zellen sind manchmal in einer gemeinsamen schleimigen Matrix vereinigt. Sie haben einen Durchmesser von 3–11 µm und besitzen einen blaugrünen, parietalen (seitlich wandständigen), mehrlappigen Chloroplasten (Rhodoplast), der kein Pyrenoid enthält. Der Rhodoplast wird von einer einzigen Membran begrenzt und enthält Chlorophyll a und C-Phycocyanin. Als Eukaryoten besitzen die Zellen einen Zellkern, im Gegensatz zu anderen Vertretern ihrer Klasse aber mehrere Mitochondrien und ein System von Vakuolen. Produziert Floridosid und Isofloridosid,[11] was ihre Klassifizierung als Rotalge bestätigt.[2] Speicherprodukt ist Semi-Amylopektin (englisch floridean starch).[12][2] Die ungeschlechtliche Fortpflanzung erfolgt durch Endosporenbildung. Sexuelle Fortpflanzung war lange Zeit nicht bekannt,[2] wurde aber 2022 durch Higuchi und Miyagishima bei G. partita nachgewiesen.[13]
Forschungsgeschichte
Die ersten veröffentlichten Beschreibungen von hitze- und säureliebenden (thermoacidophilen) einzelligen Algen (Mikroalgen) stammen aus der Mitte des 19. Jahrhunderts. Die früheste Beschreibung eines Organismus, der der heutigen Typusspezies G. sulphuraria der Gattung Galdieria entspricht, wurde 1899 von einem italienischen Wissenschaftler, Agostino Galdieri,[14] veröffentlicht, der ihr den Namen Pleurococcus sulphurarius gab.[15][16] Die Taxonomie der thermoacidophilen Algen wurde 1981 vom italienischen Botaniker Aldo Merola überarbeitet, wobei er die Gattung Galdieria einführte und dem bisher Pleurococcus sulphurarius genannten Organismus als Typusart dieser Gattung festlegte und ihm seine moderne Bezeichnung G. sulphuraria gab.[3][4][17]
Zur Unterscheidung von Cyanidium-ähnlicheren Rotalgen (Familie Cyanidiaceae) wurde von Aldo Merola 1981 mit der Gattung auch die sie enthaltende Klasse Cyanidiophyceae geschaffen.[2][4]
Sie ist die am tiefsten abzweigende (d. h. basale) Untergruppe der Rhodophyta (Rotalgen), was bedeutet, dass sie sich in der Evolutionsgeschichte der Rotalgen am frühesten auseinanderentwickelt hat.[18]
Die Gattung Galdieria wurde damit beschrieben als eine Klade von blaugrünen cyanidiophytischen Algen (Algen der Klasse Cyanidiophyceae). Sie zeichnen sich durch ihren einzelligen thermophilen, acidophilen, metallresistenten („poly-extremophilen“[19]) und (quasi-)
Aufgrund der großen Anpassungsfähigkeit der Galdieria-Arten wie G. sulphuraria an verschiedene Umweltbedingungen ist es ohne Gensequenzierung schwierig bis unmöglich, zur Gattung gehörende Stämme bekannten oder neuen Spezies zuzuordnen. Im Februar 2023 veröffentlichten Park et al. eine Neuordnung der Cyanidiophyceae, in der sie einige Stämme, die bisher der Art G. sulphuraria zugerechnet wurde, nun in eigen, neue Arten der Gattung stellten.[1]
Aktuell ist Galdieria die einzige Gattung in der Familie der Galdieriaceae:[2] Nach Park et al. (2023) umfasst die Ordnung Galdieriales eine Familie (Galdieriaceae), und diese eine Gattung (Galdieria) mit vier gültig beschriebenen Arten (G. sulphuraria – Typusspezies, G. javensis, G. yellowstonensis, G. phlegrea); dazu kommen drei weitere Arten (G. maxima, G. partita, G. daedala), für die kein offiziell hinterlegtes Typusmaterial zur Verfügung steht (notwendig für eine gültige Veröffentlichung).[1]
Artenliste
Die folgende Artenliste (Stand Mitte April 2023) umfasst jeweils nur eine Auswahl beispielhafter Stämme:
Gattung Galdieria Merola, 1982
– Spezies:[2][20][21][22]
- Galdieria daedala O.Yu.Sentsova, 1991[23]
mit Stamm IPPAS P508[24] - Galdieria maxima O.Yu.Sentsova, 1991[23]
mit Stamm IPPAS P507[24] - Galdieria partita O.Yu.Sentsova, 1991[23]
- Galdieria phlegrea Pinto et al., 2007 bzw. Pinto, Ciniglia, Cascone & Pollo, 2007[24]
mit Stämmen
ACUF 291 (Fundort: Pisciarelli,[A. 1] Campi Flegrei, Pozzuoli, Italien),[24][25]
ACUF 784.3 (alias ACUF784[26]),[27]
Soos (Fundort: Soos Naturreservat, Tschechien),[9]
DBV009 (Fundort: Schwefelquelle, Nepi, Italien),[9][7]
DBV011 (Fundort: Caserta, Italien),
629S (alias 629 S, Fundort: Diyadin, Provinz Ağrı, Türkei)[1] und
DB01 (Fundort: Río Tinto, Spanien)[28] - Galdieria sulphuraria (Galdieri) Merola et al., 1981/1982 [Pleurococcus sulphuraria Galdieri, 1899, Cyanidium sulphuraria (Galdieri) F.D. Ott, 1994] (Akronym: Gsulp[29])
– zu dieser Typusspezies gehören die Organismen mit den früheren Bezeichnungen Cyanidium caldarium (Allen), Cyanidium caldarium M-8 und Cyanidium caldarium Forma B.[30] - Galdieria yellowstonensis H.S.Yoon, S.I.Park, & T.McDermott, 2023 inkl. Galdieria sp. SPark-2023a
mit Stämmen
SAG 108.79 E11 (kurz: 108.79 E11, früher zu G. sulphuraria bzw. Cyanidium caldarium, Fundort: Namenlose sauer-heiße Quelle (pH 3–4) am West Thumb (Yellowstone Lake), USA, 2017[31][32][33])[1] und
HSY245 (Fundort: Frying Pan Basin, Yellowstone-Nationalpark, USA)[1][A. 2] - Galdieria javensis H.S.Yoon, S.I.Park, & T.McDermott, 2023[1]
mit Stämmen
074W (alias NIES-3638; Fundort: Tjitrodromoko,[39][40][41][42] Gunung/Mount Lawu, Zentral-Java, Indonesien, ?–1995.[43][8][9][13][44])[1] - Galdieria sp. NIES-250
mit Stamm NIES-250 (alias IAM M-8 oder Tsubo 53; Fundort: Thermalquelle).[45] - Galdieria sp. ACUF 613
mit Stamm ACUF 613[46][47] - über 50 weitere nicht klassifizierte Mitglieder der Gattung gemäß der Taxonomie des National Center for Biotechnology Information (NCBI).[48][49]
Die obige Liste berücksichtigt die im Februar 2023 von Park et al. veröffentlichte Neuordnung der Cyanidiophyceae, in der sie einige bisher der Art G. sulphuraria zugerechnete Stämme in eigene, neue Arten der Gattung stellten,[1] ein weiterer Stamm wurde vom National Institute for Environmental Studies (Japan) provisorisch ausgegliedert;[45] außerdem gliedert das National Center for Biotechnology Information (NCBI) einen Stamm der Art G. phlegrea aus:[46]
Bisher G. sulphuraria:
- Stamm: SAG 108.79 E11 (kurz: 108.79 E11):[32][33] ⇒ Galdieria yellowstonensis H.S.Yoon, S.I.Park, & T.McDermott, 2023 [inkl. Galdieria sp. SPark-2023a]
- Stamm: 074W alias NIES-3638[39][41] ⇒ Galdieria javensis H.S.Yoon, S.I.Park, & T.McDermott, 2023
- Stamm: NIES-250 alias IAM M-8 oder Tsubo 53[45][50] ⇒ Galdieria sp. NIES-250
Bisher G. phlegrea:
- Stamm: ACUF 613 ⇒ Galdieria sp. ACUF 613[46]
Bei älteren Veröffentlichungen zu diesen Spezies ist daher grundsätzlich prüfen, ob der jeweilige Stamm nicht inzwischen einer anderen Spezies zugeordnet wird.
Anwendungen und Biotechnologie
Die Kapazität zur Fixierung von Kohlendioxid (CO2) ist bei Galdieria größer als die von Pflanzen; außerdem erreichen diese Mikroalgen eine höhere Konzentrationen an Proteinen, Vitaminen und Pigmenten. Wissenschaft und Unternehmen haben in den letzten Jahren (Stand 2022) daran gearbeitet, die schnell wachsende G. sulphuraria als industrielle Quelle von Vitaminen und Pigmenten zu entwickeln.[28][13]
Es wurde auch untersucht, inwieweit Galdieria-Arten Edelmetalle[51][41] und Seltene Erden[52][53][54] zurückgewinnen sowie Phosphor und Stickstoff[55] aus verschiedenen Abfallarten und -quellen entfernen können, neben G. sulphuraria[54] auch an G. phlegrea.[27]
Weblinks
- Galdieria. Auf: Encyclopedia of Life (eol).
- Galdieria Merola, 1982. Auf: Global Biodiversity Information Facility (GBIF).
- Galdieria. Auf: Lifemap NCBI Version.
- Galdieria. Auf: OneZoom.
- Galdieria. Auf: LifeGate.
- Genus: Galdieria. Auf: National Institute for Environmental Studies (NIES).
- Tung-Hai Algal Lab (THAL) Culture Collection. 藻類分子生態研究室 (Algal Molecular Ecology Lab), Department of Life Science & Center for Ecology and Environment, Tunghai-Universität, Taiwan. Memento im Webarchiv vom 20. Juni 2022.
- Chung Hyun Cho, Seung In Park, Claudia Ciniglia, Eun Chan Yang, Louis Graf, Debashish Bhattacharya, Hwan Su Yoon: Potential causes and consequences of rapid mitochondrial genome evolution in thermoacidophilic Galdieria (Rhodophyta). In: BMC Evolutionary Biology, Band 20, Nr. 112, 7. September 2020; doi:10.1186/s12862-020-01677-6. Dazu:
- Korrektur zum Bildmaterial: doi:10.1186/s12862-020-01686-5.
Anmerkungen
- ↑ Pisciarelli ist ein hydrothermales System, das sich am östlichen Rand des Solfatara-Kraters im zentralen Teil der Campi Flegrei befindet. Es handelt sich um ein flüssigkeitsdominiertes System mit Quellwassertemperaturen von bis zu 92 °C.[16]
- ↑ Park et al.. (2023) geben als Koordinaten des Frying Pan Basin im Yellowstone-Nationalpark 44° 44′ 24″ N, 110° 43′ 43″ W an (zu unterscheiden vom Frying Pan Basin mit einer gleichnamigen Mine im US-Bundesstaat Montana[34]). Dieser Ort liegt am Nymph Creek und scheint aber eher ein Becken dieses Baches etwas nordwestlich oberhalb vom Nymph Lake zu bezeichnen, nicht die nordöstlich gelegene Quelle Frying Pan Spring.[35][36][37][38]
Einzelnachweise
- ↑ a b c d e f g h i j k l
Seung In Park, Chung Hyun Cho, Claudia Ciniglia, Tzu-Yen Huang, Shao-Lun Liu, Danilo E. Bustamante, Martha S. Calderon, Andres Mansilla, Timothy McDermott, Robert A. Andersen, Hwan Su Yoon: Revised classification of the Cyanidiophyceae based on plastid genome data with descriptions of the Cavernulicolales ord. nov. and Galdieriales ord. nov. (Rhodophyta). In: Journal of Phycology, 15. Februar 2023; doi:10.1111/jpy.13322, PMID 36792488, ResearchGate. Siehe insbes. Fig. 1 und 3.
Anm.: Im Artikel sind „Caserta“ als „Carseta“ und „Frying Pan“ als „Frying Fan“ verschrieben. - ↑ a b c d e f g h AlgaeBase: Genus Galdieria Merola. Details: Galdieria Merola, 1982.
- ↑ a b Aldo Merola, Rosa Castaldo, Paolo De Luca, Raffaele Gambardella, Aldo Musacchio, Roberto Taddei: Revision of Cyanidium caldarium. Three species of acidophilic algae. In: Giornale Botanico Italiano. 115. Jahrgang, Nr. 4–5, 9. Januar 1982, ISSN 0017-0070, S. 189–195, doi:10.1080/11263508109428026 (englisch). Epub: 14. September 2009.
- ↑ a b c Patrizia Albertano, Claudia Ciniglia, Gabriele Pinto, Antonino Pollio: The taxonomic position of Cyanidium, Cyanidioschyzon and Galdieria: an update. In: Hydrobiologia. 433. Jahrgang, Nr. 1/3, August 2000, S. 137–143, doi:10.1023/A:1004031123806 (englisch, springer.com). ResearchGate.
- ↑ a b Dana J. Skorupa, Valerie Reeb, Richard W. Castenholz, Debashish Bhattacharya: Cyanidiales diversity in Yellowstone National Park. In: Letters in Applied Microbiology, Band 57, Nr. 5, 1. November 2013, S. 459–466; doi:10.1111/lam.12135, PMID 23865641, ResearchGate, Epub Juli/August 2013 (englisch).
- ↑
Cheryl Dybas: Creature From The Volcano Survives Arsenic And Heavy Metals. Auf: Before It's News vom 7. März 2013. Dazu:
- Christine Oesterhelt: Yellow Sulfur Deposits and Green Galdieria (IMAGE). Yellow sulfur deposits and Galdieria on a rock near Reykjavik.
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- ↑ a b Gerald Schönknecht, Wei-Hua Chen, Chad M. Ternes, Guillaume G. Barbier, Roshan P. Shrestha, Mario Stanke, Andrea Bräutigam, Brett J. Baker, Jillian F. Banfield, R. Michael Garavito, Kevin Carr, Curtis Wilkerson, Stefan A. Rensing, David Gagneul, Nicholas E. Dickenson, Christine Oesterhelt, Martin J. Lercher, Andreas Paul Michael Weber: Gene transfer from bacteria and archaea facilitated evolution of an extremophilic eukaryote. In: Science. 339. Jahrgang, Nr. 6124, 8. März 2013, S. 1207–1210, doi:10.1126/science.1231707, PMID 23471408, bibcode:2013Sci...339.1207S (uni-bielefeld.de). Dazu: Supplement (PDF).
- ↑ a b c d Alessandro W. Rossoni, Dana C. Price, Mark Seger, Dagmar Lyska, Peter Lammers, Debashish Bhattacharya, Andreas P. M. Weber: The genomes of polyextremophilic cyanidiales contain 1% horizontally transferred genes with diverse adaptive functions. In: eLife, Band 8, 31. Mai 2019, e45017; doi:10.7554/eLife.45017, PMID 31149898, PMC 6629376 (freier Volltext). Siehe insbes. Fig. 1.
- ↑ Ursula Goodenough: Discovery of sex in an extremophilic red alga. In: PNAS, Band 119, Nr. 44, 21. Oktober 2022, e2216012119; doi:10.1073/pnas.2216012119, PMID 36269868, PMC 9636976 (freier Volltext), ResearchGate, Epub 21. Oktober 2022.
- ↑ Isofloridoside. Auf: PubChem.
- ↑ B. J. D. Meeuse, M. Andries, J. A. Wood: Floridean Starch. In: Journal of Experimental Botany, Band 11, Nr. 2, 1. Mai 1960, S. 129–140; doi:10.1093/jxb/11.2.129 (englisch).
- ↑ a b c Shunsuke Hirooka, Takeshi Itabashi, Takako M. Ichinose, Shin-ya Miyagishima: Life cycle and functional genomics of the unicellular red alga Galdieria for elucidating algal and plant evolution and industrial use. In: PNAS, Band 119, Nr. 41, 4. Oktober 2022, e2210665119; doi:10.1073/pnas.2210665119, ResearchGate, PDF; siehe insbes. Fig. 1: Evolutionary position of the red algae Cyanidiophyceae.
- ↑ Agostino Galdieri (Wikispecies)
- ↑ Agostino Galdieri: Su di un’alga che cresce intorno alle fumarole della solfatara (deutsch Über ein Seegras, das um die Fumarolen der Solfatare wächst). In: Atti della Reale Accademia delle Scienze Fisiche e Matematiche (englisch Proceedings of the Royal Academy of Physical and Mathematical Sciences), Band 3, Nr. 5, S. 160–164, Neapel 1899.
- ↑ a b Gabriele Pinto, P. Albertano, A. Pollio: Italy’s contribution to the systematics of Cyanidium caldarium ‘sensu lato’.. In: Evolutionary Pathways and Enigmatic Algae: Cyanidium caldarium (Rhodophyta) and Related Cells, Serie Developments in Hydrobiology (DIHY), Band 91, 1994, S. 157–166; doi:10.1007/978-94-011-0882-9_11.
- ↑ AlgaeBase: Galdieria sulphuraria (Galdieri) Merola 1982.
- ↑ Hwan Su Yoon, Kirsten M. Muller, Robert G. Sheath, Franklyn D. Ott, Debashish Bhattacharya: Defining the Major Lineages of Red Algae (Rhodophyta). In: Journal of Phycology. 42. Jahrgang, Nr. 2, April 2006, S. 482–492, doi:10.1111/j.1529-8817.2006.00210.x (englisch).
- ↑ Kanika Jain, Kirsten Krause, Felix Grewe, Gaven F. Nelson, Andreas Paul Michael Weber, Alan C. Christensen, Jeffrey P. Mower: Extreme Features of the Galdieria sulphuraria Organellar Genomes: A Consequence of Polyextremophily?, In: Genome Biology and Evolution, Band 7, Nr. 1, 30. Dezember 2014, S. 367–80; doi:10.1093/gbe/evu290, PMID 25552531, PMC 4316638 (freier Volltext) (englisch).
- ↑
WoRMS: Galdieria Merola, 1982 (Genus).
Bitte ggf. Kontrollkästchen „marine only“ und „extant only“ deaktivieren. - ↑ NCBI Taxonomy Browser: Galdieria, Details: Galdieria (genus).
- ↑ NCBI BioProject: Genome sequencing of 10 novel Cyanidiales strains. Accession: PRJNA512382.
- ↑ a b c D. Delicia Yunita Rahman: Photopigments and functional carbohydrates from Cyanidiales (Fotopigmenten en functionele koolhydraten van Cyanidiales). Thesis fully internal (DIV), University of Groningen, 9. Juli 2018, ISBN 978-94-034-0710-4, PDF.
- ↑ a b c d Gabriele Pinto, Claudia Ciniglia, Carmela Cascone, Antonino Pollio: Species Composition of Cyanidiales Assemblages in Pisciarelli (Campi Flegrei, Italy) and Description of Galdieria phlegrea sp. nov. In: J.Seckbach (Hrsg.): Algae and Cyanobacteria in Extreme Environments, Springer 2007, Teil von: The Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology book series (COLE, Band 11), S. 487–502; doi:10.1007/978-1-4020-6112-7_26.
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- ↑ a b Mária Čížková, Milada Vítová and Vilém Zachleder: The Red Microalga Galdieria as a Promising Organism for Applications in Biotechnology. In: Milada Vítová (Hrsg.): Microalgae - From Physiology to Application, 10. Oktober 2019; doi:10.5772/intechopen.89810, ResearchGate, PDF.
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- ↑ Frying Pan Basin (Mine, Montana). Auf: Google Maps.
- ↑ Frying Pan Spring – Thermalquelle in Wyoming. Auf: mapcarta (de).
- ↑ 44° 45' 23.90 N 110° 43' 43.18 W (Frying Pan Basin), nahe Frying Pan Spring. Auf: Google Maps.
- ↑ Frying Pan Springs. Auf: Yellowstone Explored.
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- ↑ a b c
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- ↑ 7° 36' 40.6 S 111° 10' 05.2 E. Auf: Google Maps.
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- ↑ a b c Strain Data: NIES-250. . Auf: National Institute for Environmental Studies (NIES).
- ↑ a b c NCBI Taxonomy Browser: Galdieria sp. ACUF 613 (species).
- ↑ Galdieria phlegrea Pinto G. et al., Strain Number 613. Algal Collection University Federico II (ACUF) - Neapel, Italien.
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- ↑ Xiaohui Ju, Kensuke Igarashi, Shin-Ichi Miyashita, Hiroaki Mitsuhashi, Kazumi Inagaki, Shin-Ichiro Fujii, Hitomi Sawada, Tomohiko Kuwabara, Ayumi Minoda: Effective and selective recovery of gold and palladium ions from metal wastewater using a sulfothermophilic red alga, Galdieria sulphuraria. In: Bioresource Technology, Band 211, Juli 2016, S. 759–764; doi:10.1016/j.biortech.2016.01.061, PMID 27118429, PDF (englisch).
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- ↑ Maria Palmieri, Manuela Iovinella, Seth J. Davis, Maria Rosa di Cicco, Carmine Lubritto, Marco Race, Stefania Papa, Massimiliano Fabbricino, Claudia Ciniglia: Galdieria sulphuraria ACUF427 Freeze-Dried Biomass as Novel Biosorbent for Rare Earth Elements. In: MDPI: Microorganisms, Band 10, Nr. 11, 28. Oktober 2022, Special Issue Microbial Extremophiles as Life Pioneers and Wellsprings of Valuable Molecules, S. 2138; doi:10.3390/microorganisms10112138.
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