Epithemia

Epithemia

E. turgida aus der Ostsee (LM-Aufnahme)
Sirje Vilbaste, Ann-Turi Skjevik (Uni Tartu)

Systematik
ohne Rang: Diatomea
ohne Rang: Bacillariophytina
ohne Rang: Kieselalgen (Bacillariophyceae)
Ordnung: Rhopalodiales
Familie: Rhopalodiaceae
Gattung: Epithemia
Wissenschaftlicher Name
Epithemia
F. T. Kützing, 1844[1]

Epithemia ist eine Gattung der Kieselalgen (Bacillariophyta) in der Familie Rhopalodiaceae mit etwa 26 Arten in Süß- und Brackwasser. Die Gattung ist mit ihren verschiedenen Arten insgesamt weltweit (kosmopolitisch) verbreitet.[2]

Merkmale

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Morphologie

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Die Vertreter sind am Substrat sitzende, einzellige Kieselalgen der Familie Rhopalodiaceae. Die Zellen haben die für Kieselalgen typische Schale (Frustel) aus zwei Theken. Die Schale ist in Seitenansicht rechteckig, in Schalenansicht gebogen, wobei eine Seite konvex, die andere mehr oder weniger stark konkav ist. Die Schalen besitzen eine Raphe, die nicht in der Mitte, sondern am konkaven Rand hin verschoben verläuft. Die Schalen sind mit quer verlaufenden Rillen besetzt. Der einzelne Plastid steht wandständig an der konkaven Seite. Die Länge variiert je nach Art etwa von 20 bis 160 µm.

Bei Epithemia sind die Schalen deutlich gebogen und haben eine innere Trennwand. Bei der Schwestergattung Rhopalodia dagegen sind die Schalen nur leicht gebogen (lanzettlich, en. lunate) oder gar (bis auf die Enden) linear und die Raphe ist am Rand verborgen.[3]

Die Zellen von E. catenata können langkettige Kolonien bilden.[4]

Diazoplast

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Fluoreszenz- überlagert mit Hell­feld­mikroskopie-Aufnahme einer fixierten Zelle von E. pelagica, Endosymbionten (weiße Pfeile) und Zellkern (roter Pfeil) grün gefärbt.

Mitglieder der Gattung Epithemia haben (wie die der Schwestergattung Rhopalodia) morphologisch Sphäroidkörper genannte spezielle Endosymbionten, die Stickstoff fixieren und von Cyanobakterien abstammen.[5][6] Wegen dieser Stoffwechselfunktion werden diese Sphäroidkörper auch Diazoplasten genannt.[4] Der Epithemia-Endosymbiont ist eng mit dem Nitroplasten genannten Organell der Haptophyten-Spezies Braarudosphaera bigelowii verwandt. Aufgrund dieser Umstände wurde Epithemia als Modellsystem zur Untersuchung von frühen Stadien der Organellevolution vorgeschlagen.[7][4]

Fortpflanzung

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Die ungeschlechtliche Fortpflanzung erfolgt durch die typische Zweiteilung der Kieselalgen. Geschlechtliche Fortpflanzung erfolgt durch Isogamie, wobei pro Zelle zwei Gameten gebildet werden. Im Anschluss erfolgt während der Auxosporenbildung die Zellvergrößerung.

Vorkommen

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Epithemia lebt auf festem Substrat, auf Wasserpflanzen und Fadenalgen. Sie kommen in stehenden und fließenden Gewässern, auch in Brackwasser vor.

Anwendungen

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Aufgrund ihrer stickstofffixierenden Endosymbionten können Epithemia-Arten ein möglicher Indikator für Eutrophierung sein, da ihre Abundanz mit zunehmender anorganischer Stickstoffkonzentration in der Umgebung abnimmt. Eine hohe Konzentration von Epithemia-Arten könnte bedeuten, dass mehr Stickstoff im Ökosystem fixiert wird, und daher als Frühindikator für eine Nährstoffüberlastung dienen.[8]

Artenliste

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Verschiedene Ansichten von Epithemia argus (Ehrenberg) Kützing, 1844

Als Autoren der gültigen Erstbeschreibung werden entweder Friedrich Traugott Kützing (1844)[9][10][1][11] oder (Louis Alphonse de) Brébisson ex Kützing[12] genannt.

Als Typusspezies (Holotyp) gilt entweder Epithemia turgida (Ehrenberg) Kützing, 1844[11][3] oder Epithemia argus (Ehrenberg) Kützing, 1844[9]

Eine Auswahl anerkannter Arten der Gattung Epithemia (Stand 5. November 2024):

E. proboscidea
[E. zebra var. proboscidea].
Illustration von 1916.

Gattung Epithemia (Autor s. o.)

  • Spezies Epithemia adnata (Kützing) Brébisson, 1838[13](A,W,µ,N)
  • Spezies Epithemia agharkarii Vigneshwaran, J. P. Kociolek & B. Karthick, 2021(A,W)
  • Spezies Epithemia amphicephala (Østrup) Kobayasi & Kobayashi, 1988(A,W)
  • Spezies Epithemia argus (Ehrenberg) Kützing, 1844(A,W,N) – Typus nach AlgaeBase – unterscheide Rhopalodia argus W. Smith
  • Spezies Epithemia catenata Schvarcz, Stancheva & Steward, 2022(A,N) [Epithemia catena, Epithemia sp. CRS-2021a(N)][4]
  • Spezies Epithemia compacta Kulikovskiy & Lange-Bertalot, 2014(A,W)
  • Spezies Epithemia contorta (Hustedt) Ruck & Nakov, 2016(A,N,W)
  • Spezies Epithemia frickei Krammer 1987(A,W)
  • Spezies Epithemia hellenica (Ehrenberg) Ralfs in Pritchard, 1861(A,W)
  • Spezies Epithemia hirudiniformis (O. Müller) Rimet et al. 2018(A,N,W) [Rhopalodia hirudiniformis Otto Müller 1895(N)]
  • Spezies Epithemia hyndmannii W. Smith 1850(A,N)
  • Spezies Epithemia iriomontensis (Kobayashi, Nagumo & Tanaka) Ruck & Nakov, 2016(A,N,W) [Rhopalodia iriomotensis H. Kobayasi, T. Nagumo & S. Tanaka 1993]
  • Spezies Epithemia operculata (C. Agardh) Ruck & Nakov, 2016(A,N,W)
  • Spezies Epithemia parallela (Grunow) Ruck & Nakov, 2016(A,N, W)
  • Spezies Epithemia pelagica Schvarcz, Stancheva & Steward, 2022(A,N) [Epithemia sp. CRS-2021b(N)][4]
  • Spezies Epithemia perlongicornis Vishnyakov, Kulikovskiy & Genkal, 2014(A,W)
  • Spezies Epithemia proboscidea Kützing 1844 [Epithemia zebra var. proboscidea (Kützing) Grunow 1862](A)
  • Spezies Epithemia reicheltii Fricke, 1904(A,W)
  • Spezies Epithemia selengaensis Vishnyakov, Kulikovskiy & Genkal, 2014(A,W)
  • Spezies Epithemia turgida (Ehrenberg) Kützing, 1844(A,W,N,µ) – Typus nach Boyer (1927) und diatoms.org, ehem. Rhopalodia turgida (Ehrenberg) Kützing(A,W)

Anmerkungen:

Epithemia sorex, Gürtelbandansicht

Die Spezies Epithemia sorex Kützing, 1844 (A,N, Nordic MicroAlgae) ist nach WoRMS (neben etlichen weiteren Kandidaten) ein unsicheres Mitglied der Gattung (W).

Die Spezies Epithemia zebra (Ehrenberg) Kützing, 1844 (N) ist nach WoRMS ein Synonym für Navicula zebra Ehrenberg, 1833, nach AlgaeBase aber für Epithemia adnata.

Die Spezies Rhopalodia gibba (Ehrenberg) Otto Müller, 1895 gilt einerseits als Typusspezies der Gattung Rhopalodia uns ist auch nach WoRMS ein gültiger Name in dieser Gattung, aber nach AlgaeBase ein Synonym für Epithemia gibba (Ehrenberg) Kützing 1844.[15][16]

Es wurde sogar vorgeschlagen, die ganze Gattung Rhopalodia als Untergattung Epithemia subg. Rhopalodia aufzufassen.[17]

Bildergalerie

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  • E. adnata: (a–g) LM- und (h) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. adnata: (a–g) LM- und (h) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. frickei: (a–f) LM- und (g,h) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. frickei: (a–f) LM- und (g,h) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. gibba [Rhopalodia gibba]: (a–f) LM- und (g) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. gibba [Rhopalodia gibba]: (a–f) LM- und (g) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. operculata: (a–g) LM- und (h,i) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. operculata: (a–g) LM- und (h,i) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. sorex: (a–g) LM- und (h) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. sorex: (a–g) LM- und (h) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. turgida: (a–h) LM- und (i) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. turgida: (a–h) LM- und (i) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. sp. „Akan“: (a–g) LM- und (h,i) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
    E. sp. „Akan“: (a–g) LM- und (h,i) REM-Aufnahmen. Balken: 10 μm.
  • E. adnata var. porcellus [E. zebra var. porcellus]. Balken: 25 µm.
    E. adnata var. porcellus [E. zebra var. porcellus]. Balken: 25 µm.
  • REM-Aufnahme von E. pelagica UHM3200. Balken: 5 µm.
    REM-Aufnahme von E. pelagica UHM3200. Balken: 5 µm.
  • REM-Aufnahmen von E. catenata UHM3210. Balken: 10 µm..
    REM-Aufnahmen von E. catenata UHM3210. Balken: 10 µm..
  • LM-Aufnahme von E. catenata UHM3210; ungestörte lebenden Zellen, die in langen Ketten wachsen. Balken: 100 µm.
    LM-Aufnahme von E. catenata UHM3210; ungestörte lebenden Zellen, die in langen Ketten wachsen. Balken: 100 µm.

Literatur

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Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c Nordic Microalgae: Epithemia F.T. Kützing, 1844, auf: Nordic Microalgae and aquatic protozoa, Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI).
  2. ↑ GBIF: Epithemia F.T.Kützing, 1844.
  3. ↑ a b Charles S. Boyer: Synopsis of North American Diatomaceae, Supplement, Part 2. Naviculatae, Surirellatae, in: Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia, Band 79, 1927, S. 229–583. Siehe insbes. S. 487f
  4. ↑ a b c d e Christopher R. Schvarcz, Samuel T. Wilson, Mathieu Caffin, Rosalina Stancheva, Qian Li, Kendra A. Turk-Kubo, Angelicque E. White, David M. Karl, Jonathan P. Zehr, Grieg F. Steward: Overlooked and widespread pennate diatom-diazotroph symbioses in the sea. In: Nature Communications, Band 13, Nr. 799, ISSN 2041-1723, 10. Februar 2022; doi:10.1038/s41467-022-28065-6, bibcode:2022NatCo..13..799S, PMC 8831587 (freier Volltext), PMID 38637300 (englisch).
  5. ↑ Takuro Nakayama, Yuko Ikegami, Takeshi Nakayama, Ken-ichiro Ishida, Yuji Inagaki, Isao Inouye: Spheroid bodies in rhopalodiacean diatoms were derived from a single endosymbiotic cyanobacterium. In: Journal of Plant Research. 124. Jahrgang, Nr. 1, 1. Januar 2011, ISSN 1618-0860, S. 93–97, doi:10.1007/s10265-010-0355-0, PMID 20512519, bibcode:2011JPlR..124...93N (englisch).
  6. ↑ Takuro Nakayama, Ryoma Kamikawa, Goro Tanifuji, Yuichiro Kashiyama, Naohiko Ohkouchi, John M. Archibald, Yuji Inagaki: Complete genome of a nonphotosynthetic cyanobacterium in a diatom reveals recent adaptations to an intracellular lifestyle. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111. Jahrgang, Nr. 31, 5. August 2014, S. 11407–11412, doi:10.1073/pnas.1405222111, PMID 25049384, PMC 4128115 (freier Volltext), bibcode:2014PNAS..11111407N (englisch).
  7. ↑ Heidi Abresch, Tisza Bell, Scott R Miller: Diurnal transcriptional variation is reduced in a nitrogen-fixing diatom endosymbiont. In: The ISME Journal. 18. Jahrgang, Nr. 1, 1. Januar 2024, ISSN 1751-7362, doi:10.1093/ismejo/wrae064, PMID 38637300, PMC 11131595 (freier Volltext) – (englisch, oup.com).
  8. ↑ Rosalina Stancheva, Robert G. Sheath, Betsy A. Read, Kimberly D. McArthur, Chrystal Schroepfer, J. Patrick Kociolek, A. Elizabeth Fetscher: Nitrogen-fixing cyanobacteria (free-living and diatom endosymbionts): their use in southern California stream bioassessment. In: Hydrobiologia. 720. Jahrgang, Nr. 1, 1. Dezember 2013, ISSN 1573-5117, S. 111–127, doi:10.1007/s10750-013-1630-6 (englisch).
  9. ↑ a b c AlgaeBase: Epithemia und Epithemia Kützing, 1844, auf algaebase.org.
  10. ↑ a b WoRMS: Epithemia F.T. Kützing, 1844.
  11. ↑ a b Epithemia Kützing 1844 auf Diatoms of the United states (Memento des Originals vom 26. Oktober 2015 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/westerndiatoms.colorado.edu/diatoms.org
  12. ↑ Thaís Leme Flôres, Hermes Moreira Filho, Thelma A. Veiga Ludwig: Contribution to a Floristic Survey of the Diatoms (Bacillariophyta) From "Banhado" Taim, Rio Grande do Sul State, Brazil: I. Epithemia Brébisson ex Kützing, Rhopalodia O. Müller And Suriella Turpin. In: Insula Florianópolis, Nr. 28, S. 149–166, 1999 (englisch).
  13. ↑ Wolfgang Bettighofer: Epithemia adnata (Kützing) Brébisson, 1838. Cell accompanied by the cyanobacteria Aphanothece stagnina. Cingular view (Zelle begleitet von Cyanobakterien der Spezies Aphanothece stagnina. Zinguläre Ansicht) – 2000.
  14. ↑ NCBI Taxonomy Browser: Epithemia, Details: Epithemia (genus).
  15. ↑ AlgaeBase: Rhopalodia gibba (Ehrenberg) O.Müller 1895 (synonym).
  16. ↑ WoRMS: Rhopalodia gibba (Ehrenberg) Otto Müller, 1895 (gültig).
  17. ↑ Christine Cocquyt, Wolf-Henning Kusber, Regine Jahn: ​Epithemia hirudiniformis and related taxa within the subgenus Rhopalodiella subg. nov. in comparison to Epithemia subg. Rhopalodia stat nov. (Bacillariophyceae) from East Africa. In: BioOne: Cryptogamie, Algologie, Band 39, Nr. 1, S. 35–62, 23. Februar 2018; doi:10.7872/crya/v39.iss1.2018.35, ResearchGate:323361752 (englisch).
    Der Name der erstgenannten Autorin ist bei BioOne falsch angegeben (mit ‚i‘ am Ende)    .