Taxonomic position, phylogenetic relationships and metal resistance of green algae dominating in phytoplankton of two acid lakes

Abstract

Cílem této diplomové práce bylo objasnit taxonomické postavení a fylogenetické vztahy planktonních řas dominujících ve dvou kyselých jezerech s vysokou koncentrací kovů (Hromnické jezírko a Plešné jezero, Česká republika) a porovnat tyto izoláty s jinými blízce příbuznými kmeny s důrazem na toleranci k různým toxickým kovům (Cr, Al, Cu, Mn, Zn, Hg). Fylogenetické analýzy ukázaly, že oba kmeny patří k druhu Coccomyxa simplex. Poprvé tak bylo prokázáno, že právě tento druh se může stát dominantní planktonní řasou v extrémním prostředí kyselých jezer se zvýšeným přísunem fosforu. Na základě analýzy 18S rDNA bylo možné v rámci rodu Coccomyxa rozlišit čtyři nezávislé fylogenetické linie, z nichž tři obsahují sladkovodní izoláty z kyselého prostředí. Z různých chemických roztoků byly získány nové kmeny nedávno popsaného druhu Coccomyxa polymorpha. Z testů toxicity vyplynulo, že kmeny druhu Coccomyxa simplex vyizolované z Hromnického jezírka a z Plešného jezera nevykazují zvýšenou odolnost k vysoké koncentraci kovů. V případě hliníku byla reakce kmenů výrazně odlišná, ale nezávisela na koncentraci tohoto kovu v prostředí, odkud byl kmen vyizolován. Schopnost tohoto druhu přežít v extrémním prostředí je pravděpodobně daná jinými faktory, než je zvýšená tolerance k toxickým účinkům kovů. Klíčová slova:...

The aim of this diploma thesis was to reveal the taxonomic position and phylogenetic relationships of the dominant planktonic algae in two acid metal-rich lakes (Hromnice Lake and Plešné Lake, Czech Republic) and to compare these isolates with other closely related strains with the focus on the tolerance to various toxic metals (Cr, Al, Cu, Mn, Zn, Hg). The phylogenetic analyses showed that both strains belong to species Coccomyxa simplex. It was the first evidence that specifically this species is capable to become the dominant phytoplankton alga in the extreme environment of acid lakes with increased supply of phosphorus. Based on 18S rDNA analysis, four independent phylogenetic lineages were revealed within the genus Coccomyxa with three of them containing isolates from acid freshwaters. Furthermore, new strains of the recently described species Coccomyxa polymorpha were found growing in various chemical solutions. The toxicity test revealed that Coccomyxa simplex strains isolated from Hromnice and Plešné lakes did not show any peculiar resistance to increased metal concentrations. A significantly strain-specific response was recorded in case of aluminum, however, it was not related to the concentration of this metal in the original habitat. The ability to thrive in extreme habitats is probably...