1. Cyanobacteria in marine environm

1. Cyanobacteria in marine environments
Cyanobacteria in freshwater environments have been
long known for their environmental impact, especially in
conjunction with explosive reproduction of toxic strains in
plankton blooms (Whitton and Potts, 2000). Many of these
cyanobacteria represent hazard to humans (Bell and Codd,1994) and domestic animals (Gunn et al., 1992; Negri et al.,
1995). Formation of cyanobacterial blooms is associated
with eutrophication and pollution in lakes and rivers.
Similar imbalance in nutrient supply when transferred to
marine environments is less predictable, where coastal
eutrophication is often causing red tides, which are usually
dominated by dinoflagellates (e.g. Lobel et al., 1988).
The nutrient overload that shifts the roles of nutrient
limitation for primary producers from phosphorus to
nitrogen often favors cyanobacteria that are able to fix
atmospheric nitrogen (Schindler, 1977). Staal et al. (2003)
observed that nitrogen-limited open ocean would theoretically
favor heterocystous cyanobacteria, which occur in theplankton of the epicontinental Baltic Sea, but not in the
open ocean. They suggested that high temperature
requirement makes Trichodesmium competitive and, thus
prevalent in tropical oceans, but could not explain the lack
of occurrence of heterocystous cyanobacteria in pelagic
realms at higher latitudes. The reason why heterocystous
cyanobacteria did not occupy pelagic niches may have to do
with their life cycle, which involves differentiation of akinetes,
resting stages that survive in the sediment, from
where they return to the plankton upon germinating next
season. Benthic dependency on survival has been documented
even for Microcystis, a plankton bloom-forming
coccoid cyanobacterium without morphologically distinct
resting stages (Brunberg and Blomqvist, 2002). Such alternate
use of benthic and planktonic habitat is not available
over abyssal depths. The composition of cyanobacterial
picoplankton does depend on nutrient composition
(Stockner,1988; Urbach et al.,1998) but these organisms do
not seem to form blooms (Stockner et al., 2000), although
some of them have the ability to fix nitrogen. Thus, various
Trichodesmium populations are the main contributors to
plankton blooms in tropical oceans. The bloom formation
and nitrogen fixation capacity of Trichodesmium may also
further be nutrient-limited by iron (Berman-Frank et al.,
2001).
In contrast, both heterocystous and non-heterocystous
cyanobacteria occur in marine benthos of all latitudes, but,
like other organisms, benthic cyanobacteria exhibit the
highest diversity in tropical lagoons and coral reefs, where
they form compact mini-blooms, characterized by local
exponential growth of mats and coherent colonies (Abed
et al., 2003a,b). Heterocystous cyanobacteria of the genus
Nodularia and non-heterocystous ones of the genus
Hydrocoleum contribute significantly to nitrogen fixation
(Charpy et al., 2007). Hydrocoleum proved to be very close to
Trichodesmium regarding 16S rRNA gene sequences suggesting
a common origin of these most frequently observed
benthic and planktonic non-heterocystous cyanobacteria in
tropical oceans (Abed et al., 2006). However they differ in
structure and function sufficiently to justify a separate
generic identity. Trichodesmium cells contain packages of
gas vesicles, which are lacking in the benthic Hydrocoleum.
Trichodesmium, like Nodularia exhibits a spatial separation
between cells performing carbon (photosynthesis) vs.,nitrogen fixation, with the maximum yield output by day,
when solar energy is available, whereas Hydrocoleum,
similar to Lyngbya majuscula and other non-heterocystous
cyanobacteria, fix nitrogen by night (Lundgren et al., 2002),
using the energy accumulated the day before (Charpy et al.,
2007).
Benthic cyanobacteria are rare in healthy coral reef
environments; they occur on damaged surfaces and coral
rubble, but prefer to form loose mats and colonies over
sandy sediments or epiphytically on sea grass. They include
opportunistic settlers, able to colonize newly available
grounds within 24 h. Their continuing growth is contingent
on competition with eukaryotic algae and sedentary
animals.
2. Link between cyanobacterial bloom development
and ciguatera fish poisoning syndrome
Poisoning by eating fish caught in tropical reef environments
called ciguatera is a serious problem, usually
caused by dinoflagellates, such as Gambierdiscus toxicus
(Lehane and Lewis, 2000) causing characteristic neurological
symptoms (Peaern, 2001). The toxins are transferred
and concentrated along food chains, affecting especially
carnivorous fish. There is recent evidence of poisoning
derived from consumption of fish and clams originating
from benthic cyanobacteria, with symptoms similar but
more severe than those in typical ciguatera fish poisoning
(Laurent et al. 2008). As early as the 1950s, Randall (1958)
suspected that a benthic organism, most-likely a bluegreen
alga, was the source of the toxin of ciguatera fish
poisoning (CFP). Halstead (1967), based on the presence of
benthic cyanobacterium L. majuscula (Fig. 1) in the gut of
a large number of poisonous fishes, hypothesized that
these cyanobacteria might serve as a primary source of
ciguatoxins (CTXs) or their progenitors. Observations by
Hahn and Capra (1992) and Endean et al. (1993) that typical
CFP signs of intoxication (quiescence, piloerection, diarrhoea,
lachrymation, cyanosis, dyspnoea, convulsive
spasms and death within 24 h stemming from respiratory
failure) have been demonstrated in mice injected intraperitoneally
with extracts of both Trichodesmium (Oscillatoria)
erythraeum and mollusks, are coherent with this
hypothesis. Furthermore, Banner (1967) was the first tospeculate on the possible interrelationship between the
toxins of cyanobacteria (Schizothrix), giant clams (Tridacna),
and ciguateric fish. Following the observation by the Gilbertese
on Marakei (Gilbert Islands, Republic of Kiribati) of
the simultaneous appearance of toxic fish and cyanobacteria
(Schizothrix calcicola), Banner (1967) subjected these
cyanobacteria to chemical analysis and isolated two toxic
substances, one soluble in water, the other one in organic
solvents.
The planktonic cyanobacterium Trichodesmium is
known to be toxic to zooplankton (Hawser et al., 1992) and
its toxicity is likely to be transferred and concentrated up
the food chain (Endean et al., 1993). In contrast, little is
known about the palatability of benthic cyanobacteria to
grazers, about the possibility of selective grazing, and about
transfer of cyanobacterial secondary compounds along the
food chain (Negri and Jones, 1995). Current information
indicate that in Lifou Island (New Caledonia), in an area
strongly affected by human activities (including construction
and metal dumping) and covered by extensive mats of
a benthic cyanobacteria (Hydrocoleum lyngbyaceum)
(Fig. 2), the latter were the origin of fish poisoning transferred
via fish and giant clam consumption (Laurent et al.,
2008). The benthic filamentous cyanobacteria in the case of
Lifou, which belonged to the Oscillatoriaceae family, were
found to produce lipid-soluble compounds similar to
ciguatoxins (CTX-like compounds), as well as water-soluble
paralysing toxins such as paralytic shellfish toxins (PSTs)
and/or anatoxin-a (ANTX) and homoanatoxin-a (HANTX)
(Mejean et al., 2010). A similar correlation, connectinganthropogenic environmental impact and the subsequent
development of benthic Oscillatoriacean cyanobacterial
blooms (Oscillatoria cf. bonnemaisonii) (Fig. 3), and the
presence of ciguatera and giant clam toxicity in the
contaminated area on the other hand, was also observed
in Raivavae (Australes, French Polynesia) (Chinain et al.,
2010).
3. Modern molecular techniques for the analysis of
toxic cyanobacteria
The diversity of toxic cyanobacteria has been traditionally
studied by direct microscopy and isolation of
respective strains. Recent developments of molecular tools
(Fig. 4) have increased our awareness of the limitations of
the traditional techniques, which tend to underestimate
the in situ diversity of cyanobacteria. The reasons include
(a) the lack of conspicuous traits of toxic cyanobacteria,
especially the unicellular and simple filamentous types and
(b) the isolation of opportunistic strains. Therefore, it is
difficult to morphologically distinguish between toxic and
non-toxic cyanobacteria that might coexist in the same site.
Morphological features did not show a good correlation
with toxicity, as the properties traditionally used for
species identification of cyanobacteria occur in toxic and
non-toxic strains alike. Therefore, enrichment cultivation
was, and still remains, an essential tool in the study of toxic
cyanobacteria, because it enables us to perform physiological
and biochemical studies on the isolates, including
the presence and expression of toxin-coding genes.Since some cyanobacteria possess the genetic makeup
for the production of toxins, but do not produce them under
all environmental conditions, genetic detection of these
functional genes becomes useful. Most of these techniques
have been designed employing genetic information available
from freshwater toxic cyanobacteria. For example,
microcystin biosynthesis genes (mcy genes) have been fully
sequenced from Microcystis strains (Nishizawa et al., 1999;
Tillett et al., 2000; Hisbergues et al., 2003). Several polymerase
chain reaction (PCR) primers targeting different
locations of the mcy genes have been designed (Tillett et al.,
2001; Rantala et al., 2006), and were successfully used in
the detection of potentially toxic Microcystis spp. Kaebernick
et al. (2000) demonstrated different expression of
toxin-coding genes under different conditions of light,
chemical stressors and growth conditions. Hisbergues et al.
(2003) used mcy-specific primers to distinguish between
microcystin-producing and non-producing strains of the
genera Anabaena, Micro

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. cyanobacteria ในสภาพแวดล้อมทางทะเลCyanobacteria ในสภาพแวดล้อมที่ปลาได้รับลองรู้จักสำหรับผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมของพวกเขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในร่วมกับการสืบพันธุ์ของสายพันธุ์พิษในระเบิดแพลงก์ตอนบลูมส์ (Whitton และพอตส์ 2000) หลายเหล่านี้cyanobacteria แสดงอันตรายกับมนุษย์ (เบลล์และ Codd, 1994) และสัตว์ภายในประเทศ (Gunn et al., 1992 Negri et al.,1995) การก่อตัวของบลูมส์ cyanobacterial จะเกี่ยวข้องเคและมลพิษในทะเลสาบและแม่น้ำเหมือนความไม่สมดุลในระบบจัดหาเมื่อโอนย้ายไปสภาพแวดล้อมทางทะเลมีน้อยได้ ที่ชายฝั่งเคจะทำให้เกิดกระแสน้ำสีแดง ซึ่งมักครอบงำ โดย dinoflagellates (เช่น Lobel และ al., 1988)โอเวอร์โหลดธาตุอาหารที่กะบทบาทของสารอาหารข้อจำกัดสำหรับผู้ผลิตหลักจากฟอสฟอรัสจะไนโตรเจนมักจะโปรดปราน cyanobacteria ที่สามารถแก้ไขบรรยากาศไนโตรเจน (ชินด์เลอร์ 1977) Staal et al. (2003)สังเกตว่า ไนโตรเจนจำกัดทะเลจะตามหลักวิชาcyanobacteria heterocystous ซึ่งเกิดขึ้นใน theplankton epicontinental ทะเลบอลติก แต่ไม่ ชอบเปิดโอเชี่ยน พวกเขาแนะนำอุณหภูมิที่สูงความต้องการทำให้ Trichodesmium แข่งขัน และ ดังนั้นพบมากในมหาสมุทรเขตร้อน แต่สามารถอธิบายการขาดของการเกิดขึ้นของ cyanobacteria heterocystous ในเกี่ยวกับอาณาจักรที่ latitudes สูง เหตุผลทำไม heterocystouscyanobacteria ไม่ได้ครอบครองอาจมีตรงไหนเกี่ยวกับการทำมีวงจรชีวิตของพวกเขา ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างความแตกต่างของ akinetesขั้นตอนที่อยู่รอดในตะกอน จากการพักผ่อนที่พวกเขากลับไปแพลงก์ตอนตาม germinating ต่อไปฤดูกาล พึ่งพาธรรมชาติอยู่รอดมีการจัดทำเอกสารสำหรับ Microcystis แพลงก์ตอนบลูมขึ้นรูปcyanobacterium coccoid ไม่หมด morphologicallyระยะพัก (Brunberg และ Blomqvist, 2002) แบบอื่นเช่นไม่มีการใช้อยู่อาศัยธรรมชาติ และ planktonicกว่าลึกก้นสมุทร ส่วนประกอบของ cyanobacterialpicoplankton ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของธาตุอาหาร(Stockner, 1988 Urbach และ al., 1998) แต่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ทำไม่ดูเหมือนฟอร์มบลูมส์ (Stockner et al., 2000), แม้ว่าบางส่วนของพวกเขามีความสามารถในการแก้ไขไนโตรเจน ดังนั้น ต่าง ๆประชากร Trichodesmium จะร่วมสมทบหลักการบลูมส์แพลงก์ตอนในมหาสมุทรเขตร้อน การก่อตัวของบลูมและกำลังการผลิตปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนของ Trichodesmium อาจยังเพิ่มเติม มีสารอาหารจำกัด โดยเหล็ก (Berman Frank et al.,2001)ในความคมชัด heterocystous และ heterocystous ไม่ใช่cyanobacteria ที่เกิดขึ้นในทะเล benthos ของ latitudes ทั้งหมด แต่เช่นสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ cyanobacteria ธรรมชาติจัดแสดงความหลากหลายทางชีวภาพสูงที่สุดในทะเลสาบเขตร้อนและแนวปะการัง ที่พวกเขาฟอร์มขนาดมินิบลูมส์ โดยเฉพาะเรขาคณิตของเสื่อและ coherent อาณานิคม (Abedal. ร้อยเอ็ด 2003a, b) Cyanobacteria heterocystous ของตระกูลนี้Nodularia และ heterocystous ไม่ใช่คนของตระกูลนี้Hydrocoleum ช่วยให้ปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนมาก(Charpy et al., 2007) Hydrocoleum พิสูจน์ให้ความใกล้เคียงกับTrichodesmium เกี่ยวกับยีน 16S rRNA ลำดับแนะนำจุดเริ่มต้นทั่วไปของเหล่านี้ที่พบบ่อยที่สุดธรรมชาติ และ planktonic cyanobacteria ที่ไม่ heterocystous ในเขตร้อนโอเชี่ยนส์ (Abed et al., 2006) อย่างไรก็ตาม พวกเขาแตกในโครงสร้างและหน้าที่พอจะจัดแยกต่างหากรหัสทั่วไป เซลล์ Trichodesmium ประกอบด้วยแพอสุจิแก๊ส ซึ่งไม่มีใน Hydrocoleum ธรรมชาติแยกเป็นพื้นที่จัดแสดง Trichodesmium เช่น Nodulariaระหว่างเซลล์ทำคาร์บอน (สังเคราะห์ด้วยแสง) เทียบกับ เบีไนโตรเจน กับผลผลิตผลตอบแทนสูงสุดโดยเรียงตามวันเมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ ในขณะที่ Hydrocoleumคล้ายกับ Lyngbya majuscula และอื่น ๆ ไม่ใช่-heterocystouscyanobacteria แก้ไขไนโตรเจน โดยคืน (Lundgren et al., 2002),ใช้พลังงานสะสมวันก่อน (Charpy et al.,2007)Cyanobacteria ธรรมชาติไม่ค่อยพบในปะการังสภาพแวดล้อม เกิดขึ้นบนพื้นผิวที่เสียหายและปะการังอิฐ แต่ชอบแบบเสื่อหลวมและอาณานิคมเหนือตะกอนทรายหรือหญ้าทะเลใน epiphytically พวกเขารวมถึงยกเทิลเลอส์ สามารถ colonize ว่างใหม่บริเวณภายใน 24 ชม การเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องจะผูกพันกับในการแข่งขัน กับ eukaryotic สาหร่าย และแย่ ๆสัตว์2. เชื่อมโยงระหว่างบลูม cyanobacterial พัฒนาปลา ciguatera กลุ่มอาการเป็นพิษเป็นพิษ ด้วยการกินปลาที่ติดอยู่ในสภาพแวดล้อมของแนวปะการังเขตร้อนciguatera เรียกว่าเป็นปัญหาที่รุนแรง ปกติเกิดจาก dinoflagellates เช่น Gambierdiscus toxicus(Lehane และลูอิส 2000) ทำให้เกิดลักษณะที่ระบบประสาทอาการ (Peaern, 2001) สารพิษจะถูกโอนย้ายและเข้มข้นตามห่วงโซ่อาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลกระทบต่อปลากินเนื้อ มีหลักฐานล่าสุดของพิษได้มาจากการบริโภคปลาและหอยมาจากธรรมชาติ cyanobacteria มีอาการคล้ายกันแต่รุนแรงมากขึ้นกว่าใน ciguatera ปกติปลาเป็นพิษ(Laurent et al. 2008) เริ่มต้นที่มินิ Randall (1958)สงสัยว่าที่สิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติ ส่วนใหญ่มีแนวโน้ม bluegreenแหล่งที่มาของพิษปลา ciguatera ได้ algaพิษ (CFP) Halstead (1967), ขึ้นอยู่กับสถานะของธรรมชาติ cyanobacterium L. majuscula (Fig. 1) ในลำไส้ของจำนวนปลาพิษ ตั้งสมมติฐานว่าที่cyanobacteria เหล่านี้อาจทำหน้าที่เป็นแหล่งสำคัญของciguatoxins (CTXs) หรือ progenitors ของพวกเขา สังเกตโดยฮาห์น และ Capra (1992) และ Endean et al. (1993) ซึ่งโดยทั่วไปสัญญาณ CFP intoxication (quiescence, piloerection ท้อง เสียlachrymation, dyspnoea ตัว cyanosisกระตุกและตายภายใน 24 ชมอันเนื่องมาจากทางเดินหายใจความล้มเหลว) ได้แสดงให้เห็นว่าในหนูที่ฉีด intraperitoneallyด้วยสารสกัดของทั้ง Trichodesmium (Oscillatoria)erythraeum mollusks อยู่กับนี้สมมติฐาน นอกจากนี้ แบนเนอร์ (ค.ศ. 1967) เป็น tospeculate แรกบน interrelationship ได้ระหว่างการสารพิษของ cyanobacteria (Schizothrix), หอยยักษ์ (Tridacna),และปลา ciguateric สังเกต โดยการ Gilbertese ต่อไปนี้ใน Marakei (หมู่เกาะกิลเบิร์ต สาธารณรัฐคิริบาส) ของลักษณะที่ปรากฏพร้อมกันพิษและ cyanobacteria(Schizothrix calcicola), แบนเนอร์ (1967) กักกันเหล่านี้cyanobacteria เคมีวิเคราะห์และแยกสารพิษ 2สาร หนึ่งละลายในน้ำ อื่น ๆ หนึ่งในอินทรีย์หรือสารทำละลายคือ Trichodesmium planktonic cyanobacteriumต้องมีพิษกับ zooplankton (Hawser et al., 1992) และความเป็นพิษของมันจะถูกโอนย้าย และเข้มข้นขึ้นห่วงโซ่อาหาร (Endean et al., 1993) ในทางตรงกันข้าม น้อยเป็นรู้จักเกี่ยวกับ palatability ของ cyanobacteria ธรรมชาติไปgrazers เกี่ยวกับโอกาสเลือก grazing และเกี่ยวกับโอนย้ายสารรอง cyanobacterial ตามห่วงโซ่อาหาร (Negri และโจนส์ 1995) ข้อมูลปัจจุบันบ่งชี้ว่า ในเกาะหลีฟู่ (นิวซีแลนด์), ในพื้นที่ขอได้รับผลกระทบจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ (รวมถึงการก่อสร้างและโลหะ) และครอบคลุม ด้วยเสื่ออย่างละเอียดของcyanobacteria ธรรมชาติ (Hydrocoleum lyngbyaceum)(Fig. 2), หลังมีจุดเริ่มต้นของพิษปลาโอนปลาและหอยมือเสือยักษ์ปริมาณ (Laurent et al.,2008) cyanobacteria filamentous ธรรมชาติในกรณีที่หลีฟู่ ซึ่งเป็นสมาชิกครอบครัว Oscillatoriaceae ถูกพบการผลิตคล้ายกับสารละลายไขมันciguatoxins (สารเหมือน CTX), รวมทั้งเป็นที่ละลายในparalysing สารพิษเช่นสารพิษหอย paralytic (Pst)หรือ anatoxin a (ANTX) และ homoanatoxin a (HANTX)(Mejean et al., 2010) ความสัมพันธ์คล้าย connectinganthropogenic สิ่งแวดล้อม และในเวลาต่อมาพัฒนาของธรรมชาติ Oscillatoriacean cyanobacterialบลูมส์ (Oscillatoria มัทธิว bonnemaisonii) (Fig. 3), และของ ciguatera และหอยมือเสือยักษ์ toxicity ในการพื้นที่ที่ปนเปื้อนบนมืออื่น ๆ ยังสังเกตใน Raivavae (Australes เฟรนช์) (Chinain et al.,2010)3. เทคโนโลยีระดับโมเลกุลสมัยใหม่สำหรับการวิเคราะห์ของcyanobacteria พิษความหลากหลายของ cyanobacteria พิษได้รับแบบดั้งเดิมศึกษา โดยตรง microscopy และแยกสายพันธุ์นั้น ๆ พัฒนาการล่าสุดของเครื่องมือระดับโมเลกุล(Fig. 4) ได้เพิ่มข้อจำกัดของจิตสำนึกของเราเทคนิคแบบดั้งเดิม ซึ่งมักจะดูถูกดูแคลนความหลากหลายใน situ ของ cyanobacteria มีเหตุผล(ก) ไม่มีลักษณะเด่นของ cyanobacteria พิษโดยเฉพาะอย่างยิ่ง unicellular และง่าย filamentous ชนิด และ(ข)แยกของสายพันธุ์ที่ยก ดังนั้น จึงเป็นยากที่จะแยกความแตกต่างระหว่างพิษ morphologically และcyanobacteria พิษที่อาจมีอยู่ในไซต์เดียวกันลักษณะสัณฐานไม่ได้แสดงความสัมพันธ์ที่ดีมีความเป็นพิษ เป็นคุณสมบัติซึ่งใช้สำหรับระบุชนิดของ cyanobacteria ที่เกิดขึ้นในสารพิษ และสายพันธุ์ไม่เป็นพิษเหมือนกัน ดังนั้น บ่อเพาะปลูกได้ และยังคง อยู่ เป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาพิษcyanobacteria เนื่องจากมันช่วยให้เราสามารถดำเนินการสรีรวิทยาและชีวเคมีศึกษาการแยก รวมทั้งสถานะและนิพจน์ของรหัสสารพิษเนื่องจากบาง cyanobacteria มีแต่งหน้าทางพันธุกรรมสำหรับการผลิตสารพิษ แต่ผลิตให้ภายใต้สภาพแวดล้อมทั้งหมด ตรวจหาพันธุกรรมเหล่านี้ยีนที่ทำงานจะเป็นประโยชน์ ส่วนใหญ่เทคนิคเหล่านี้ได้รับการออกแบบใช้มีข้อมูลทางพันธุกรรมจาก cyanobacteria พิษปลา ตัวอย่างmicrocystin สังเคราะห์ยีน (ยีน mcy) ได้รับเต็มจำนวนเรียงลำดับจากสายพันธุ์ Microcystis (Nishizawa et al., 1999Tillett และ al., 2000 Hisbergues และ al., 2003) พอลิเมอเรสที่หลายไพรเมอร์ปฏิกิริยาลูกโซ่ (PCR) การกำหนดเป้าหมายที่แตกต่างกันได้รับการออกแบบตำแหน่งของยีน mcy (Tillett et al.,2001 Rantala et al., 2006), และก็ประสบความสำเร็จในการตรวจพบสารพิษอาจ Microcystis โอ Kaebernickal. ร้อยเอ็ด (2000) แสดงค่าต่าง ๆ ของรหัสพิษยีนภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ ของแสงลดสารเคมีและสภาพการเจริญเติบโต Hisbergues et al(2003) mcy-เฉพาะไพรเมอร์ใช้แยกแยะสายพันธุ์การ ผลิต microcystin และ ผลิตไม่ใช่ของสกุล Anabaena ไมโคร

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. ไซยาโนแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมทางทะเล
ไซยาโนแบคทีเรียในสภาพแวดล้อมที่น้ำจืดที่ได้รับการ
รู้จักกันมานานสำหรับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของพวกเขาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการ
ร่วมกับการทำสำเนาระเบิดของสายพันธุ์ที่เป็นพิษใน
บุปผาแพลงก์ตอน (ไวทและ Potts, 2000) หลายเหล่านี้
ไซยาโนแบคทีเรียเป็นอันตรายต่อมนุษย์ (เบลล์และ Codd, 1994) และสัตว์เลี้ยง (น์และคณะ, 1992;.. Negri, et al,
1995) การก่อตัวของไซยาโนแบคทีเรียบุปผาเป็นเรื่องที่เกี่ยวข้อง
กับการขาดออกซิเจนและมลพิษในทะเลสาบและแม่น้ำ.
ความไม่สมดุลที่คล้ายกันในการจัดหาสารอาหารที่เมื่อถ่ายโอนไปยัง
สภาพแวดล้อมทางทะเลเป็นที่คาดหมายน้อยที่ชายฝั่ง
eutrophication มักจะก่อให้เกิดกระแสน้ำสีแดงซึ่งมักจะ
ครอบงำโดย dinoflagellates (เช่น Lobel และคณะ , 1988).
เกินสารอาหารที่ขยับบทบาทของสารอาหารที่
มีข้อ จำกัด สำหรับผู้ผลิตหลักจากฟอสฟอรัส
ไนโตรเจนมักจะโปรดปรานไซยาโนแบคทีเรียที่มีความสามารถในการแก้ไขปัญหา
ไนโตรเจนในบรรยากาศ (ชินด์เลอร์, 1977) Staal และคณะ (2003)
พบว่าไนโตรเจน จำกัด ทะเลเปิดในทางทฤษฎีจะ
เข้าข้าง heterocystous ไซยาโนแบคทีเรียซึ่งเกิดขึ้นใน theplankton ของ epicontinental ทะเลบอลติก แต่ไม่ได้อยู่ใน
ทะเลเปิด พวกเขาชี้ให้เห็นว่าอุณหภูมิสูง
ทำให้ความต้องการ Trichodesmium การแข่งขันและจึง
แพร่หลายในมหาสมุทรในเขตร้อน แต่ก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่าการขาด
ของการเกิดขึ้นของไซยาโนแบคทีเรีย heterocystous ในทะเล
อาณาจักรที่ละติจูดสูง เหตุผลที่ว่าทำไม heterocystous
ไซยาโนแบคทีเรียไม่ได้ครอบครองซอกทะเลอาจจะต้องทำ
กับวงจรชีวิตของพวกเขาที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของ akinetes,
พักผ่อนขั้นตอนที่เอาตัวรอดในดินตะกอนจาก
ที่พวกเขากลับไปแพลงก์ตอนเมื่องอกต่อไป
ในฤดูกาล ภาวะการพึ่งพาการอยู่รอดได้รับการรับรอง
แม้แต่ Microcystis, แพลงก์ตอนบลูมขึ้นรูป
กลมจากไซยาโนแบคทีเรียที่แตกต่างกันได้โดยไม่ต้องสัณฐาน
ขั้นตอนที่พำนัก (Brunberg และ Blomqvist, 2002) อื่นเช่น
การใช้งานที่อยู่อาศัยของสัตว์หน้าดินและ planktonic จะไม่สามารถใช้ได้
ในช่วงความลึก Abyssal องค์ประกอบของไซยาโนแบคทีเรีย
picoplankton ไม่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารอาหาร
(Stockner 1988;. Urbach, et ​​al, 1998) แต่สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่
ได้ดูเหมือนจะฟอร์มบุปผา (. Stockner, et al, 2000) แม้ว่า
บางส่วนของพวกเขามีความสามารถในการแก้ไขปัญหาไนโตรเจน . ดังนั้นต่างๆ
ประชากร Trichodesmium เป็นผู้ให้หลักในการ
บุปผาแพลงก์ตอนในมหาสมุทรในเขตร้อน การก่อบาน
และความสามารถในการตรึงไนโตรเจนของ Trichodesmium อาจ
จะเพิ่มเติมสารอาหาร จำกัด โดยเหล็ก (Berman แฟรงค์ et al.,
2001).
ในทางตรงกันข้ามทั้ง heterocystous และไม่ heterocystous
ไซยาโนแบคทีเรียเกิดขึ้นในสัตว์หน้าดินทะเลละติจูดทั้งหมด แต่
ชอบ สิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ไซยาโนแบคทีเรียหน้าดินจัดแสดง
ความหลากหลายสูงที่สุดในท้องทะเลเขตร้อนและแนวปะการังที่
พวกเขาฟอร์มบุปผาขนาดเล็กกะทัดรัดโดดเด่นด้วยท้องถิ่น
การเจริญเติบโตของเสื่อและอาณานิคมที่สอดคล้องกัน (บนเตียง
et al., 2003A b) Heterocystous ของไซยาโนแบคทีเรียสกุล
Nodularia และคนที่ไม่ heterocystous ของสกุล
Hydrocoleum มีส่วนสำคัญในการตรึงไนโตรเจน
(ชาร์ปี et al., 2007) Hydrocoleum พิสูจน์แล้วว่าเป็นมากใกล้กับ
Trichodesmium เกี่ยวกับ 16S rRNA ลำดับยีนบอก
แหล่งที่มาร่วมกันของเหล่านี้ส่วนใหญ่สังเกตเห็นบ่อยครั้ง
หน้าดินและ planktonic ที่ไม่ heterocystous ไซยาโนแบคทีเรียใน
มหาสมุทรในเขตร้อน (บนเตียง et al., 2006) อย่างไรก็ตามพวกเขาแตกต่างกันใน
โครงสร้างและการทำงานพอที่จะแสดงให้เห็นถึงแยก
ตัวตนทั่วไป เซลล์ Trichodesmium มีแพคเกจของ
ถุงก๊าซซึ่งจะขาดในหน้าดิน Hydrocoleum.
Trichodesmium เช่น Nodularia จัดแสดงนิทรรศการการแยกเชิงพื้นที่
ระหว่างเซลล์ปฏิบัติคาร์บอนไดออกไซด์ (สังเคราะห์) เทียบกับตรึงไนโตรเจนที่มีการส่งออกผลผลิตสูงสุดโดยวัน
เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์สามารถใช้ได้ ขณะ Hydrocoleum,
คล้ายกับ Lyngbya majuscula และอื่น ๆ ที่ไม่ใช่ heterocystous
ไซยาโนแบคทีเรียแก้ไขไนโตรเจนโดยคืน (Lundgren et al., 2002),
การใช้พลังงานสะสมวันก่อน (ชาร์ปี et al.,
2007).
ภาวะไซยาโนแบคทีเรียเป็นของหายากในที่มีสุขภาพดี แนวปะการัง
สภาพแวดล้อม; ที่จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวที่เสียหายและปะการัง
ซากปรักหักพัง แต่ชอบในรูปแบบเสื่อหลวมและอาณานิคมกว่า
ตะกอนทรายหรือ epiphytically บนพื้นหญ้าทะเล พวกเขารวมถึง
การตั้งถิ่นฐานฉวยโอกาสสามารถที่จะตั้งรกรากใหม่พร้อม
พื้นที่ภายใน 24 ชั่วโมง การเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่องของพวกเขาคือที่อาจเกิดขึ้น
ในการแข่งขันกับสาหร่าย eukaryotic และอยู่ประจำที่
สัตว์.
2 การเชื่อมโยงระหว่างการพัฒนาบานไซยาโนแบคทีเรีย
และพิษปลา ciguatera ซินโดรม
เป็นพิษจากการรับประทานปลาที่จับได้ในสภาพแวดล้อมที่แนวปะการังเขตร้อน
ที่เรียกว่า ciguatera เป็นปัญหาที่ร้ายแรงมักจะ
เกิดจากการ dinoflagellates เช่น Gambierdiscus ที่เป็นพิษ
(Lehane และลูอิส, 2000) ที่ก่อให้เกิดระบบประสาทลักษณะ
อาการ (Peaern 2001 ) สารพิษจะถูกโอน
และเข้มข้นตามห่วงโซ่อาหารที่มีผลต่อโดยเฉพาะอย่างยิ่ง
ปลาที่กินเนื้อ มีหลักฐานที่ผ่านมาของการเป็นพิษ
ที่ได้รับจากการบริโภคปลาและหอยที่มีต้นกำเนิด
จากไซยาโนแบคทีเรียหน้าดินที่มีอาการคล้ายกัน แต่
รุนแรงมากขึ้นกว่าผู้ที่อยู่ใน ciguatera ทั่วไปพิษปลา
(Laurent et al. 2008) เป็นช่วงต้นของปี 1950, แรนดัล (1958)
สงสัยว่าสิ่งมีชีวิตหน้าดินที่มีแนวโน้มมากที่สุด Bluegreen
สาหร่ายเป็นแหล่งที่มาของสารพิษของปลา ciguatera
พิษ (CFP) สคี (1967) ขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของ
สัตว์หน้าดินไซยาโนแบคทีเรีย L. majuscula (รูปที่ 1). ในลำไส้ของ
จำนวนมากของปลาที่มีพิษ, การตั้งสมมติฐานว่า
ไซยาโนแบคทีเรียเหล่านี้อาจทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาหลักของ
ciguatoxins (CTXS) หรือบรรพบุรุษของพวกเขา ข้อสังเกตโดย
ฮาห์นและคาปรา (1992) และ ENDEAN และคณะ (1993) ที่ปกติ
สัญญาณ CFP ของมึนเมา (ความสงบ piloerection ท้องเสีย
lachrymation, ตัวเขียวหายใจลำบากชัก
กระตุกและความตายภายใน 24 ชั่วโมงที่เกิดจากระบบทางเดินหายใจ
ล้มเหลว) ได้รับการแสดงให้เห็นในหนูที่ฉีดช่องท้อง
ด้วยสารสกัดของทั้งสอง Trichodesmium (Oscillatoria)
erythraeum และหอยจะมีการเชื่อมโยงกันกับเรื่องนี้
สมมติฐาน นอกจากแบนเนอร์ (1967) เป็นครั้งแรกใน tospeculate สัมพันธ์เป็นไปได้ระหว่าง
สารพิษของไซยาโนแบคทีเรีย (Schizothrix), หอยมือเสือ (Tridacna)
และปลา ciguateric ต่อไปนี้การสังเกตโดย Gilbertese
ใน Marakei (Gilbert Islands, สาธารณรัฐคิริบา) ของ
การปรากฏตัวพร้อมกันของปลาที่เป็นพิษและไซยาโนแบคทีเรีย
(Schizothrix calcicola), แบนเนอร์ (1967) ภายใต้เหล่านี้
ไซยาโนแบคทีเรียเพื่อการวิเคราะห์ทางเคมีและแยกสองพิษ
สารหนึ่งที่ละลายในน้ำ อีกคนหนึ่งในอินทรีย์
ตัวทำละลาย.
planktonic ไซยาโนแบคทีเรีย Trichodesmium เป็น
ที่รู้จักกันเป็นพิษต่อแพลงก์ตอนสัตว์ (Hawser et al., 1992) และ
ความเป็นพิษของมันมีโอกาสที่จะถูกโอนและเข้มข้นขึ้น
ห่วงโซ่อาหาร (ENDEAN et al., 1993) ในทางตรงกันข้ามน้อยเป็นที่
รู้จักกันเกี่ยวกับความอร่อยของไซยาโนแบคทีเรียหน้าดินจะ
กินหญ้า, เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการแทะเล็มเลือกและเกี่ยวกับ
การถ่ายโอนของสารไซยาโนแบคทีเรียรองตาม
ห่วงโซ่อาหาร (Negri และโจนส์, 1995) ข้อมูลที่เป็นปัจจุบัน
แสดงให้เห็นว่าในลีฟูเกาะ (New Caledonia) ในพื้นที่
ได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากการกระทำของมนุษย์ (รวมทั้งการก่อสร้าง
และโลหะการทุ่มตลาด) และปกคลุมด้วยเสื่อที่กว้างขวางของ
ไซยาโนแบคทีเรียหน้าดิน (Hydrocoleum lyngbyaceum)
(รูปที่ 2). หลังได้ จุดเริ่มต้นของการเป็นพิษปลาโอน
ผ่านปลาและการบริโภคหอยยักษ์ (Laurent et al.,
2008) ไซยาโนแบคทีเรียใยหน้าดินในกรณีของ
ลีฟูซึ่งเป็นของครอบครัว Oscillatoriaceae ถูก
พบในการผลิตสารไขมันละลายสารที่คล้ายกับ
ciguatoxins (สารประกอบ CTX เหมือน) เช่นเดียวกับที่ละลายน้ำได้
สารพิษอัมพาตเช่นสารพิษหอยอัมพาต (PSTs )
และ / หรือ anatoxin-(ANTX) และ homoanatoxin-(HANTX)
(Mejean et al., 2010) ความสัมพันธ์ที่คล้ายกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม connectinganthropogenic และต่อมา
การพัฒนาของไซยาโนแบคทีเรีย Oscillatoriacean หน้าดิน
บุปผา (Oscillatoria cf เลย bonnemaisonii) (รูปที่. 3) และ
การปรากฏตัวของ ciguatera และความเป็นพิษหอยยักษ์ใหญ่ใน
พื้นที่ปนเปื้อนในมืออื่น ๆ ก็ถูกตั้งข้อสังเกต
ใน Raivavae (Australes, French Polynesia) (Chinain et al.,
2010).
3 เทคนิคโมเลกุลที่ทันสมัยสำหรับการวิเคราะห์ของ
ไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษ
หลากหลายของไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษมีประเพณีการ
ศึกษาโดยใช้กล้องจุลทรรศน์โดยตรงและแยก
สายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง ความคืบหน้าล่าสุดของเครื่องมือโมเลกุล
(รูปที่. 4) ได้เพิ่มการรับรู้ของเราข้อ จำกัด ของ
เทคนิคแบบดั้งเดิมซึ่งมีแนวโน้มที่จะประมาท
ในความหลากหลายแหล่งกำเนิดของไซยาโนแบคทีเรีย เหตุผลรวมถึง
(ก) การขาดลักษณะที่เห็นได้ชัดเจนของไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเภทเส้นใยเซลล์เดียวและเรียบง่ายและ
(ข) การแยกสายพันธุ์ฉวยโอกาส ดังนั้นจึงเป็น
เรื่องยากที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างสัณฐานวิทยาพิษและ
ไซยาโนแบคทีเรียที่ไม่เป็นพิษที่อาจอยู่ร่วมกันในเว็บไซต์เดียวกัน.
คุณลักษณะทางสัณฐานวิทยาไม่ได้แสดงความสัมพันธ์ที่ดี
กับความเป็นพิษเป็นคุณสมบัติประเพณีที่ใช้สำหรับ
การระบุสายพันธุ์ของไซยาโนแบคทีเรียเกิดขึ้นในที่เป็นพิษและ
ไม่ สายพันธุ์ที่เป็นพิษเหมือนกัน ดังนั้นการเพาะปลูกการตกแต่ง
เป็นและยังคงเป็นเครื่องมือที่จำเป็นในการศึกษาความเป็นพิษ
ไซยาโนแบคทีเรียเพราะมันช่วยให้เราสามารถดำเนินการทางสรีรวิทยา
และชีวเคมีการศึกษาที่แยกได้รวมถึง
การแสดงตนและการแสดงออกของ genes.Since พิษเข้ารหัสไซยาโนแบคทีเรียบางมี พันธุกรรม
สำหรับการผลิตของสารพิษ แต่ไม่ผลิตพวกเขาภายใต้
สภาพแวดล้อมที่ทุกการตรวจสอบทางพันธุกรรมของเหล่านี้
ยีนที่ทำงานกลายเป็นประโยชน์ ส่วนใหญ่ของเทคนิคเหล่านี้
ได้รับการออกแบบการใช้ข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่
จากไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นพิษน้ำจืด ยกตัวอย่างเช่น
การสังเคราะห์ยีนระดับ microcystin (ยีน MCY) ได้รับอย่างเต็มที่
ติดใจจากสายพันธุ์ Microcystis (Nishizawa et al, 1999;.
ทิลเล็ตและคณะ, 2000;.. Hisbergues et al, 2003) โพลิเมอร์หลาย
ปฏิกิริยาลูกโซ่ (PCR) ไพรเมอร์ที่แตกต่างกันการกำหนดเป้าหมาย
ตำแหน่งของยีน MCY ได้รับการออกแบบ (ทิลเล็ต, et al.
2001;. Rantala et al, 2006) และถูกนำมาใช้ประสบความสำเร็จใน
การตรวจหาสารพิษ Microcystis spp ที่อาจเกิดขึ้น Kaebernick
และคณะ (2000) แสดงให้เห็นถึงการแสดงออกที่แตกต่างกันของ
ยีนพิษเข้ารหัสภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันของแสง
ความเครียดทางเคมีและสภาวะการเจริญเติบโต Hisbergues et al.
(2003) ที่ใช้ไพรเมอร์ MCY เฉพาะที่จะแยกแยะระหว่าง
microcystin ที่ผลิตและสายพันธุ์ที่ไม่ใช่การผลิตของ
จำพวก Anabaena, Micro