növényrendszertan biológia tanárszakos...

A növényrendszertan alapjaibiológia tanárszakos hallgatóknak

Tóth ZoltánDéli Tömb VII. emelet 7-608 szoba

20-90-555/1718 melléktothz9@ludens.elte.hu

Moszatok (algák)

??? oxigéntermelő fotoszintézist folytató, legfeljebb telepes szerveződésű, vízi (vagy nedves élőhelyhez

kötődő) organizmusok

plasztisztípusok klorofill karotinoid

a klasszikus rendszertani felosztás szerinti 7 törzs (vastag

vonallal keretezve)

a leszármazási viszonyokat (mai tudásszintünkön jobban) figyelembe vevő csoportosítás (vastag vonallal

keretezve)

mem

brán

ok sz

áma

tilak

oid,

grá

num

tart

alék

anya

g ra

ktár

ozás

i hel

ye

krip

tonu

kleu

sz

egyé

b

a b c d e a b

egyé

b

kékmoszatokCyanobacteria (kékmoszatok vagy

cianobaktériumok) + + + (+)

Chloroxibacteria (fűzöld baktériumok) + + +

ostoros moszatok Euglenozoa (ostoros moszatok) + + (+) +

barázdás moszatokDinozoa (páncélos ostorosok vagy

kétbarázdás moszatok) + + +

Cryptophyta (garatos ostorosok vagy egybarázdás moszatok) + + + + (+)

sárgás moszatok Xanthophyta (sárgászöld moszatok) + + + +

Chrysophyta (sárgamoszatok) + + ? ? ? + ?

Bacillariophyta (kovamoszatok) + + ? + ?

Haptophyta (mészmoszatok) + + +

barnamoszatok Phaeophyta (barnamoszatok) + + +

vörösmoszatok Rhodohyta (vörösmoszatok) + (+) + (+) +

Glauco(cysto)phyta + +

zöldmoszatokChlorophyta (valódi (fű)zöldmoszatok)

és Charophyta (csillárkamoszatok) + + (+) + +fik

obili

nek

tartalék tápanyag sejt külső rétege

n

xantofillek

a leszármazási viszonyokat (mai tudásszintünkön jobban) figyelembe vevő csoportosítás

(vastag vonallal keretezve) fuko

xant

in

diad

inox

antin

diat

oxan

tin

hete

roxa

ntin

vauc

heria

xant

i

allo

xant

in

perid

inin

zeax

antin

lute

in

egyé

b

Cyanobacteria (kékmoszatok vagy cianobaktériumok)

(+) (+) cianofícea-keményítő (amilopektin)

murein, cukrok (és nyálka)

Chloroxibacteria (fűzöld baktériumok)

keményítő

Euglenozoa (ostoros moszatok) (+) + (+) ? paramilum protein

Dinozoa (páncélos ostorosok vagy kétbarázdás moszatok)

(+) (+) + dinoficea-keményítő, poliglükánok

csupaszok vagy cellulóz lapokból

Cryptophyta (garatos ostorosok vagy egybarázdás

moszatok)(+) (+) +

kriptoficea-keményítő, poliglükánok protein

Xanthophyta (sárgászöld moszatok)

+ + + + ? krizolaminarin (leukozin), olajok csupaszok vagy cellulóz, szerves vegyületek, kova

Chrysophyta (sárgamoszatok) + (+) (+) ? krizolaminarin (leukozin), zsírok, olajok

cellulóz, szerves vegyületek, kova

Bacillariophyta (kovamoszatok)

+ + + krizolaminarin, zsírok, olajok kova, pektin

Haptophyta (mészmoszatok) + (+) krizolaminarin, paramilum mészlapok

Phaeophyta (barnamoszatok) + (+) (+) (+) ? laminarin, mannit, olaj cellulóz, fikokolloidok (algin, fukoidin)

Rhodohyta (vörösmoszatok) + + (+) floridea-keményítő (amilopektin)

cellulóz, fikokolloidok (agar, karragén)

Glauco(cysto)phyta keményítőChlorophyta (valódi (fű)zöldmoszatok) és

Charophyta (csillárkamoszatok)

+ + keményítő cellulóz, (xilán, mannán)

DIPL

ONTA

HAPL

ONTA

HAPLONTA – HAPLODIPLONTA - DIPLONTAIZO – HETEROMORF

HOMO – HETEROTALLUSZOS

HAPL

ODIP

LONT

A

Cavalier-Smith 19882 empires, 8 kingdoms and 62 phyla of life

Supraregnum BACTERIA(Prokaryota)

Regnum EubacteriaRegnum Archaebacteria

Supraregnum EUKARYOTASuperregnum ArchaezoaSuperregnum Metakaryota

Regnum ProtozoaRegnum Animalia (Állatok)Regnum Fungi (Gombák)Regnum Chromista (Kromisták) Regnum Plantae (Növények)

Cavalier-Smith 1998Revised 6 kingdoms and 13 subkingdoms

Supraregnum PROKARYOTA

Regnum Bacteria

Supraregnum EUKARYOTA

Regnum ProtozoaRegnum Animalia (Állatok)Regnum Fungi (Gombák)Regnum Chromista (Kromisták)Regnum Plantae (Növények)

Supraregnum Regnum Subregnum Phylum

BACTERIA EUBACTERIA NEGIBACTERIA PHYCOBACTERIA

1. Cyanobacteria (Cyanophyta) –Kékmoszatok, kékeszöld baktériumok

150 genus 1500-2000 faj, 75% tengeri (de ubikvisták: édes-sós, extra sós-szikes, hévforrás, ...stb.)

A lebegő plankton jellemző tagjai (leggyakrabban szennyezett vizekben), de sok fajuk a bentosz tagja.

Eutróf tavakban vízvirágzást okoznak

Talajban, porózus kőzetfelszínen (endolitikusan is)

“Kriptobiotikus-kéreg” – bevonat minden élő- és élettelen aljzat felszínén és közvetlen a felszíne alatt.

Kicsit nagyobb, mint bakteriális mérettartomány és viszonylag nagy genom

Gram-negatív sejtfal: a belső és a külső membrán között murein sejtfal (és lipoproteinek), legkivül nyálkásodókocsonyaburok (pektin, lipopoliszacharidok) –pl. kiszáradás elleni védelem

Lizin bioszintézis DAP-ból

Centroplazma vagy nukleoplazma (DNS gyűrű, 70S riboszómák)

Kromatoplazma: tilakoid-membránhoz kötődve fikobiliszómák (nincs gránum)

a-klorofill, fikocián, allofikocián, kevesebb fikoeritrin, xantofill és β-karotin

Az első szervezetek, amelyek mindkét fotokémiai rendszerrel (PSII és PSI) rendelkeznek (akárcsak a többi növény) és fotoszintézisük O2 felszabadulással jár (a H2O aH-forrás illetve e- donor). OXIDATÍV LÉGKÖR!

Cianoficea-keményítő: maltózból

Autotrófok (CO2 fix Calvin-ciklussal) és nincsen teljes Krebs-ciklusuk (van légzés, de nem hatékony)

Volutingömböcskék: öreg sejtekben. Szerep?

Gázvakuólumok – fajsúlyszabályozás, lebegés

Heterociszta: a N-fixáció helye és a nitrogenáz enzim O2-érzékeny. A vegetatív sejteknél nagyobb, vastag falú (az O2 diffúziója ellen), nem fotoszintetizáló (klorofill nélküli) áttetsző sejtek (nincs O2 termelés). Mivel jól fosszilizálódnak, paleontológiai jelentőségük van.

Kitartósejtek mostoha körülmények esetén

Akinéta: vastag falú kitartó képlet a kedvezőtlen időszakok átvészelésére. A vegetatív sejteknél nagyobb, vastag falú, sötétebb színű (FM), gázvakuólumokat nem tartalmaz (lesüllyed a fenékre).

Csilló vagy ostor soha nincsen

Anabaena sp.

heterociszta

akinéta

Testszerveződés:

Egysejtűek, nyálkaburok összefogta kolóniát alkotnak vagy fonalas telepesek

A fonalak egysejtsorosak, álelágazás lehet (?valódi dichotomikus elágazás Calothrix). Egy vagy több sejtfonal közös nyálkaburokban.

Vegetatív szaporodás:

Sejt kettéosztódása

Fonál feldarabolódása

Hormogóniumképzés: legalább kétsejtűfonaldarabok leválnak és kicsúsznak a nyálkahüvelyből. Jellemző lengőmozgás(melynek mechanizmusa nem tisztázott).

Oscillatoria sp.

3500 millió éve jelentek meg, 2500-600 millió évig volt az aranykoruk

Sztromatolitok - réteges üledékes kőzet (legidősebb fosszíliák!), ami főleg fonalas kékalgák metabolikus aktivitásának eredményei (a nyálkaburokban mészkiválás +tengeri szediment). Ma is képződnek ilyenek a régebben sokkal kiterjedtebb sekély tengeröblökben - Perzsa-öböl, Bahama-szigetek, Nyugat-Ausztrália, Mexikó nyugati partjai.

Sztromatolit telepCápa-öböl, Ny-Ausztrália

Sztromatolit telep heliotropikus növekedése

JELENTŐSÉGSzámos kékalga képes a légköri N2 megkötésére és felvehető formává alakítására (a bőségesen rendelkezésre álló légköri N2 nem vehető fel a legtöbb előlény számára, mert nehéz a 3-as kötés felbontása).

Szimbiózis N-fixáció miatt fontos: zuzmók (Lichenes)egy része, májmoha Blasia, moszatpáfrány Azolla, nyitvatermő Cycas

Vannak köztük mérgezők, a termelt cianotoxinok lehetnek:

vagy idegsejtek közötti ill. ideg-izom közötti ingerületátvitelt blokkoló neurotoxinok (Anabaena, Oscillatoria)

vagy a májban májvérzést okozó, a fehérjeanyagcserét gátló hepatotoxinok (Anabaena, Oscillatoria, Nostoc).

Ellenállóképesség: KFKI primer hűtőkörében emberi letális dózis ×100.000! – mégis a víz zavarosodik –algológus Hortobágyi Tibor: kékalga Romeria gracilis+ két baci.

Kékbaktériumok gyakorlati jelentősége

• N-fixációval a talajok termőképességét növelik– rizsföldeken (Anabena fertilissima) a tartós sekély vízben a rizs

elsődleges N-forrása; – Azolla moszatpáfrányt „zöldtrágyaként” használták a

szimbionta kékbaktérium (Anabaena azollae) magas N-hozama miatt.

– sivatagokban a kriptobiotikus kéreg az első lépés a talajosodásban és az élet más formáinak megtelepedésében.

• Emberi és állati táplálék(kiegészítő)– magas N-tartalma miatt, – Spirulina, Anabena, Nostoc fajok mint köretek, sütemények,

(Japán: Spirulinával töltött csokoládé).

Kékbaktériumok élelmezési felhasználása

www.spirulina.com

RENDSZEREZÉSÜK1. Rend: Chroococcales: Gloeocapsa, Chroococcus, Anacystis, Synechocystis, Entophysalisegysejtűek vagy több sejt nyálkakolóniákbanSohasem fonalasak, gyakran közös kocsonyás burokban: pl. Merismopedia, Microcystis flos-aquaeSzaporodáskor: ún. kis nannociták

2. Rend: Chamaesiphonales: Chamaesiphon, DermocarpaHelyhez rögzült fonalak, endo- vagy lefűződő exospórás szaporodással

3. Rend: Nostocales, Hormogonales, Oscillatoriales: Nostoc, Spirulina, Anabaena, OscillatoriaHormogónium, akinéta kitartósejt, heterociszta.

Kékbaktériumok rendszerezése• 1. Rend: Chroococcales

– egysejtűek vagy több sejt nyálkakolóniákban, – szaporodáskor: kis nannociták.

Chroococcus

MicrocystisMerismopedia

Kékbaktériumok rendszerezése• 2. Rend: Chamaesyphonales

– helyhez rögzült fonalak („epifitonok”), – szaporodás: exo- (lefűződő) és endospórák.

Chamaesiphon

Kékbaktériumok rendszerezése• 3. Rend: Nostocales (Oscillatoriales, Hormogonales)

– fonalasak, heterociszták, homogóniumképzés, akineták– főleg szabadon lebegők.

Oscillatoria

Anabaena

NostocSpirulina

Supraregnum Regnum Subregnum Phylum

BACTERIA EUBACTERIA NEGIBACTERIA PHYCOBACTERIA

2. Prochlorobacteria – Chloroxibacteria -Fűzöld baktériumok

Prochloron 1960-as évek végétől ismert, de eleinte zöldalgának hitték.

Azóta kb 7 fajuk, trópusi - szubtrópusi elterjedés, zömében a Csendes-óceán déli részéről.

Prochloron fajok szimbionták, előgerinchúros Ascidia (zsákállat), pl. Didemnum ternatanumkloakális üregének falába süllyedve vagy pl. D. carneolentum felszínén kolóniákban élnek (más gazdák: Diplosoma, Lissoclinum, Trididemnum).

Prochlorothrix hollandica: szabadon élő fonalszerű (has. Oscillatoria). 1984 Hollandia. Könnyen tartható kultúrában

Prochlorococcus tengeri igen apró plankton (pikoplankton)

Fajtól függően 6-25 µm átmérőjű mozdulatlan, flagellum nélküli gömbölyded egysejtű

EM felbontásnál morfológiailag baktérium, de a- és b-klorofill, β-karotinoidok

Gránumos tilakoidok, nincsenek fikobiliszómák

asszimilátum glükóz, tartalék tápanyag keményítő

A sejt közepén egy nagy vakuólum van (ahol a kékalgáknál a centroplazma illetve nukleoplazma van)

DNS gyűrűs

Rendszertani helyzetük: mai nézet szerint „rendhagyó” cianobaktériumok–kl-b polifiletikus, tehát nincs homológia a zöldalgákkal; –nukleotidszekvencia is a cianobaktérium rokonságot erősíti meg.