Cell inclusions in microscopic eukaryotes

Abstract

This thesis reports, for the first time, a systematic study identifying various cell inclusions across the broad diversity of all major eukaryotic supergroups. Raman microspectroscopy technique was employed as a powerful technique, which is becoming the method of the first choice for such studies. In Chapter 1, the spatial reconstruction of chloroplasts of the unicellular zygnematophyte Cylindrocystis sp. (Streptophyta) revealed "empty spaces" inside. Subsequent analysis showed massive accumulations of polyphosphate, which is not located in the cytoplasm as in other species, but inside the chloroplasts. This newly discovered ability of the zygnematophytes, a sister group of terrestrial plants, to accumulate polyphosphate leads us to speculate about a possible adaptation to extreme Arctic conditions or even a preadaptation leading to plant terrestrialization. Chapter 2 summarizes the serendipitous discovery of purine crystalline inclusions in dinoflagellates and other microalgae. Investigated dinoflagellate species comprised zooxanthellae, the endosymbionts of reef-building corals, and the species causing toxic algal blooms. Purine crystals were further shown to act as dynamic high-capacity nitrogen storage. To show how widespread purine inclusions are, a revision of crystalline inclusions in all...

Tato práce přináší systematickou studii, která identifikuje různé buněčné inkluze napříč širokou diverzitou všech hlavních eukaryotických domén. Technika Ramanovy mikrospektroskopie byla použita jako metoda první volby pro studie, které vyžadují mikroanalytický přístup. V kapitole 1 odhalila prostorová rekonstrukce chloroplastů jednobuněčné spájivky Cylindrocystis sp. (Streptophyta) "prázdné prostory". Následná analýza prokázala masivními akumulace polyfosfátu, který není jako v jiných druzích v cytoplazmě, ale právě uvnitř chloroplastů. Tato nově objevená schopnost zygnematofyt, sesterské skupiny suchozemských rostlin, nás vede ke spekulacím o možné adaptaci na extrémní arktické podmínky nebo dokonce preadaptaci vedoucí k terestrializaci rostlin. Kapitola 2 shrnuje náš náhodný objev purinových krystalických inkluzí u obrněnek (Dinoflagellata, Alveolata) a dalších mikrořas. Nejprve byly zkoumány druhy způsobující toxické vodní květy a zooxantely, endosymbionti korálů budujících útesy. Dále bylo prokázáno, že purinové krystaly fungují jako dynamická vysokokapacitní zásobárna dusíku. Aby se ukázalo, jak jsou purinové inkluze rozšířené, byla provedena revize krystalických inkluzí ve všech hlavních eukaryotických skupinách. Byli zkoumáni zástupci z řad volně žijících prvoků a řas, parazitů i...