معلومة

تلألؤ بيولوجي وخلايا ضوئية

تلألؤ بيولوجي وخلايا ضوئية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا أعمل في صناعة الطاقة الكهروضوئية وقد تم طرح سؤال مؤخرًا خلال عرض تقديمي. هل يمكن أن يوفر التلألؤ الحيوي ضوءًا كافيًا لتشغيل مجموعة PV خلال ساعات الذروة؟ أفهم الجزء الكهروضوئي وأطياف الضوء اللازمة لتشغيل الخلايا الكهروضوئية ، لكن ليس لدي أدنى فكرة عن كيفية عمل علم التلألؤ الحيوي أو نوع الضوء المنبعث. لدي شك في أن هذا قد يكون ممكنًا من الناحية النظرية ، لكن سيتطلب الكثير من المواد الخام؟ سيكون موضع تقدير أي فكرة.


فيما يلي تقرير يتناول هذا الأمر ، لم أقرأه بالتفصيل ، لكني قمت بمسحها ويبدو أنهم قاموا بعمل جيد جدًا ، وتناولوا عددًا من النقاط الرئيسية ، وتحدثوا عن أطياف انبعاث معينة الكائنات الحية ، إلخ. التلألؤ البيولوجي - مصدر للطاقة البحرية؟

من الاستنتاج: "إن ناتج الضوء المنخفض لأنواع الإضاءة الحيوية بالنسبة للضوء الشمسي قد يجعل تحويل الضوء الحيوي إلى طاقة كهربائية غير اقتصادي كخيار قائم بذاته."

أتفق معهم في أنه سيكون من الممكن استخراج الطاقة بهذه الطريقة. أوافق أيضًا على أنه ليس قريبًا من الاقتصاد. تفقد الطاقة في العديد من الخطوات ، لديك طاقة كيميائية في كل ما تأكله الخلايا لتنمو ، ثم يتم تحويل جزء صغير من تلك الطاقة الكيميائية إلى طاقة ضوئية ، وسوف ينطلق معظم هذا الضوء في الاتجاه الخاطئ ويمتص فقط بأشياء أخرى في الثقافة. إذا كنت ترغب في استخدام الحشرات ، فمن المحتمل أن يكون الخيار الأفضل هو خلية وقود ميكروبية ، حيث تجلس الميكروبات على قطب كهربائي ، وتؤكسد بعض المواد الكيميائية ، وتأخذ هذا الإلكترون وتفريغه مباشرة على القطب. لا تزال هذه عملية غير فعالة إلى حد ما فيما يتعلق بتقنيات إنتاج الطاقة ، لكنها على الأقل تتخطى النفايات المرتبطة بتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ضوئية ثم العودة إلى الكهرباء.


مقايسة التلألؤ الكمي عالية الإنتاجية للنمو في نباتات Pseudomonas syringae الكروموسومية الموسومة بـ Photorhabdus luminescens luxCDABE

سلالات تلألؤ بيولوجي من مسببات الأمراض أرابيدوبسيس ثاليانا Pseudomonas syringae pathovar (pv.) tomato و pv. تم تصنيع maculicola عن طريق إدخال مشغل luxCDABE من Photorhabdus luminescens في كروموسوم P. ​​syringae تحت سيطرة محفز تأسيسي. لم يؤثر التكامل المستقر لـ luxCDABE على اللياقة البكتيرية أو النمو في النبات أو نتيجة المرض. أبلغ التلألؤ بدقة وبشكل موثوق عن نمو جرثومي في أوراق نبات الأرابيدوبسيس المصابة مع لقاح ثابت متبوع بمرور الوقت وبقاحات مختلفة تم فحصها في نقطة زمنية واحدة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكشف اختبار التلألؤ الحيوي عن اختلاف صغير (1.3 ضعف) في النمو البكتيري بين الأنماط الجينية النباتية المختلفة بدقة مماثلة لتلك الخاصة بمقايسة اللوحة القياسية. يسمح تألق P. syringae الموسوم بعلامة luxCDABE بالقياس الكمي السريع والمريح للنمو البكتيري دون استخراج الأنسجة والتخفيف المتسلسل والطلاء والتسجيل اليدوي المتضمن في المقايسات القياسية لنمو البكتيريا عن طريق تكوين مستعمرة في ثقافة لوحة العينات من الأنسجة المصابة. تم توضيح فائدة مقايسة التلألؤ الحيوي من خلال مسح التباين بمقدار 500 ضعف في نمو سلالة P. syringae pv الخبيثة عالميًا. maculicola ES4326 من بين أكثر من 100 نمط بيئي لأرابيدوبسيس وتحديد موقعين كميين للسمات يمثلان 48٪ و 16٪ على التوالي من تباين المقاومة القاعدية ل P. syringae pv. الطماطم DC3000 في Col-0 x Fl-1 F (2). يجب أن يسهل اختبار التلألؤ للبكتيريا الموسومة بالكروموسومات بـ luxCDABE إلى حد كبير التشريح الجيني للاختلافات الكمية في الجين مقابل الجين ومقاومة الأمراض القاعدية والمكتسبة والجوانب الأخرى للتفاعلات النباتية مع مسببات الأمراض البكتيرية التي تتطلب فحوصات عالية الإنتاجية أو شاشات كمية على نطاق واسع.


معجزة انبعاث الضوء في البحر والتطبيقات البارزة للتلألؤ البيولوجي في التكنولوجيا الحيوية الجديدة الحديثة

يشير التلألؤ البيولوجي إلى انبعاث الضوء بواسطة كائن حي بسبب تفاعل كيميائي حيوي محدد. هذه الميزة المثيرة للاهتمام للكائنات يمكن أن تؤثر بشكل كبير على ديناميكيات السلوك والنظام البيئي. اللمعان ، الذي لوحظ في الغالب في الأنواع البحرية ، يكون بشكل عام أعلى في الأجناس الحية العميقة منه في الكائنات القاعية أو الضحلة. ومع ذلك ، بين الكائنات الحية التي تعيش على الأرض ، أظهرت اليراعات والخنافس وذيل الربيع والفطريات بعض أنشطة الإضاءة الحيوية. تقليديا ، يتم تحفيز انبعاث الضوء بواسطة لوسيفيراز من الركيزة. ومن المثير للاهتمام ، أن الكائنات الباعثة للضوء أكثر وفرة وانتشارًا في البيئة البحرية منها في البيئات الأرضية. أدت الأدوات الجديدة المستمدة من فهم تفاعلات الإضاءة الحيوية إلى تطبيقات قيّمة لا حصر لها في التكنولوجيا الحيوية الحديثة والهندسة الكيميائية الحيوية. هنا ، نعرض نظرة عامة على بعض الخصائص الرئيسية للإضاءة الحيوية في الكائنات البحرية من البكتيريا إلى الأسماك بعد أحدث التطورات والاكتشافات الجديدة لأحدث أدوات الإضاءة الحيوية في البيولوجيا الجزيئية ، والمقايسات الحيوية الحيوية والتصوير. أظهرت النظرة العامة أن أدوات التكنولوجيا الحيوية المتاحة والواسعة من التلألؤ الحيوي تستفيد من قابلية الكشف العالية ، والحساسية العالية ، والسمية المنخفضة والكفاءة الكمية التي تستخدم على نطاق واسع كمراسل للعديد من الوظائف البيولوجية في مجالات مختلفة ، مثل دراسة مسببات الأمراض البكتيرية ، والسمية البيئية ، والسمية الغذائية ، تتبع الخلايا ذات الأهمية في الجسم الحي وتفاعلات البروتين والبروتين والتعبير الجيني والإيقاعات اليومية. مع الاختراع الأخير لمراسلي الإنارة ، فإن الاحتمالات المستقبلية لتطوير تطبيقات إضافية للمراسل تعد واعدة.


Ahrens ، G: Untersuchungen am Leuchtorgan von Leiognathus klunzingeri (شتاينداشنر). Z. ويس. زول. 173, 90–113 (1965)

Ali، M. A: Les reponses rétinomotrices: caractères et mécanisms. دقة الرؤية. 11, 1225–1288 (1971)

Bassot ، J.M .: Les organes lumineux à bactéries symbiotiques de quelques téléostéens leiognathides. قوس زول. إكسب. جين. 116, 359–373 (1975)

Boisvert ، H. ، R. Chatelain et J.-M. باسوت: Étude d'un فوتوباكتيريوم العزلة دي l'organe lumineux des poissons Leiognathidae. Annls Inst Pasteur ، باريس 112, 520–524 (1967)

Brauer ، A: Die Tiefseefische. ويس إرجيبن. د. Tiefsee- المعجل. فالديفيا (II. Anatomischer Teil) 15 (2), 1–266 (1908)

هانيدا ، واي: حول تألق الأسماك التي تنتمي إلى عائلة Leiognathidae في المحيط الهادئ الاستوائي. بالاو تروب. بيول. مسمار Stn. 2, 29–39 (1940)

هانيدا ، واي: أعضاء الأسماك المضيئة التي تشع الضوء بشكل غير مباشر. باسيف. علوم. 4, 214–277 (1950)

هانيدا ، واي: ملاحظات على سمكة أبوجونيد مضيئة ، المبرقشة سيفاميا، وعلى الآخرين من نفس الجنس. علوم. النائب يوكوسوكا ساي موس. 11, 1–12 (1965)

هانيدا ، واي: على عضو مضيء من سمكة الصنوبر الأسترالية ، كليدوبوس جلوريا ماريس دي فيس. في: التلألؤ البيولوجي قيد التقدم ، ص 547-555. إد. بواسطة F. H. Johnson و Y. Haneda. برينستون: مطبعة جامعة برينستون 1966

هانيدا ، واي ، وف. آي تسوجي: أنظمة الإنارة لأسماك المهر. جي مورف. 150, 539–552 (1976)

Haneda، Y.، F. I. Tsuji and N. Sugiyama: أنظمة الإنارة في أسماك أبوجونيد من الفلبين. العلوم ، نيويورك. 165، 188–190 (1969 أ)

Haneda، Y.، F. I. Tsuji and N. علوم. النائب يوكوسوكا ساي موس. 15، 1–9 (1969 ب)

هارمز ، ج. دبليو.: Bau und Entwicklung eines eigenartigen Leuchtorgans bei إيكولا المواصفات. (تيليوست). Z. ويس. زول. 131, 157–179 (1928)

هاستنجز ، ج.و .: الضوء للاختباء بواسطة: اللمعان البطني لإخفاء الصورة الظلية. العلوم ، N. Y. 173, 1016–1017 (1971)

هاستينغز ، جي دبليو وجي ميتشل: بكتيريا متعايشة بيولوجية من العضو الخفيف لأسماك المهر. بيول. ثور. مار بيول. مختبر ، وودز هول 141, 261–268 (1971)

الرنجة ، P. J. و J.G Morin: تلألؤ بيولوجي في الأسماك. في: تلألؤ بيولوجي في العمل ، ص 273-330. إد. بواسطة P. J. Herring. لندن: مطبعة أكاديمية 1978

جيمس بي إس بي آر: مراجعة منهجية لأسماك عائلة Leiognathidae. J. مار. بيول. الحمار. الهند 17, 138–172 (1975)

Jayabalan، N: دراسات حول البطون الفضية (الحوت: Leiognathidae) والبكتيريا المرتبطة بها في مياه بورتو نوفو ، 243 صفحة. أطروحة ، جامعة أنامالاي ، الهند 1980

Kabasawa، H: بعض العوامل التي تؤثر على شدة الإنارة للأسماك الباعثة للضوء ، Monocentris japonicus. أ. النائب كيكيو أبوراتسوبو mar. بارك أكوار. 10, 41–47 (1979)

Kühlmorgen-Hille، G: مفتاح حقل مصور لعائلة الأسماك Leiognathidae في خليج تايلاند. المساهمة. مار. سمكة. مختبر. بانكوك 12, 1–7 (1968)

Kühlmorgen-Hille، G: Leiognathidae. أوراق تعريف الأنواع الخاصة بمنظمة الأغذية والزراعة لأغراض مصايد الأسماك ، شرق المحيط الهندي (منطقة الصيد 57) وغرب وسط المحيط الهادئ (منطقة الصيد 71) ، المجلد. 2. إد. بواسطة دبليو فيشر وبي جيه بي وايتهيد. روما: منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة 1974

مانجاليك: العادات الغذائية والتغذية لنوعين من الليوجناثيدات ، روعة (Cuv.) و غاززا مينوتا (بليكر) ، 30 صفحة ، أطروحة ، معهد بوجور الزراعي بإندونيسيا 1966

مكوسكر ، جيه إي: اكتشاف كريبتوفانارون الفريدي (الحوت: Anomalopidae) في سان سلفادور ، جزر البهاما ، مع ملاحظات على الأعضاء الخفيفة الشاذة. ريفا بيول تروب. 30, 97–99 (1982)

McFall-Ngai، M.J: وظيفة جديدة للمثانة الغازية teleost: مصدر أكسجين للبكتيريا ذات الإضاءة الحيوية في عضو الضوء leiognathid ، ص. 31. سان لويس أوبيسبو ، كاليفورنيا: Western Society of Naturalists 1981. (Abstr. 62nd a. Meet.)

Morin، J.G، A. Harrington، K. Nealson، N. Krieger، T.O. Baldwin and J.W Hastings: Light for all reason: multalility in the الموارد السلوكية لأسماك المصباح. العلوم ، نيويورك. 190, 74–76 (1975)

مورين ، جي جي: أنماط الإضاءة الحيوية في الأسماك البحرية الاستوائية الضحلة. بروك. الرابعة كثافة العمليات. سيمب. الشعاب المرجانية (تحت الطبع). (محرر بواسطة إي. جوميز. مانيلا الفلبين: جامعة الفلبين)

مونرو ، آي إس آر: أسماك غينيا الجديدة ، 651 pp. Port Moresby، New Guinea: Department of Agriculture، Stock and Fisheries 1967

Nealson ، K.H and J.W Hastings: تلألؤ بيولوجي بكتيري: سيطرته وأهميته البيئية. ميكروبيول. القس. 43, 496–518 (1979)

Pauly ، D: The Leiognathidae (teleosts): مخزونها ومصايد الأسماك في إندونيسيا ، مع ملاحظات حول بيولوجيا روعة Leiognathus. في: علم البيئة وإدارة بعض مجتمعات المياه الضحلة الاستوائية ، ص. 17 (الملخص). جاكرتا: المعهد الإندونيسي للعلوم 1976. (إجراءات الندوة)

باكستون ، جي آر: تلألؤ بيولوجي في الأسماك الأسترالية أحادية المركز ، كليدوبوس جلوريا ماريس. في: علم المحيطات في جنوب المحيط الهادئ ، إد. بواسطة R.Fraser. ويلينجتون: اللجنة الوطنية النيوزيلندية (اليونسكو) 1973

Rau، N. and A. Rau: Commercial fish of the Central Philippines، 623 pp. Esehborn: Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit 1980

Reichelt و J.L و K. Nealson و J.W Hastings: خصوصية التعايش: أسماك المهر والبكتيريا المضيئة. قوس ميكروبيول. 112, 157–161 (1977)

روزنبلات ، آر إتش و دبليو إل مونتغمري: كريبتوفانارون هارففي، سمكة شاذة جديدة من شرق المحيط الهادئ الاستوائي ، وتطور Anomalopidae. كوبيا 1976, 510–515 (1976)

ثام ، إيه كيه: العلاقات الغذائية والتغذية لأسماك مضيق سنغافورة. نشرات مصايد الأسماك القولون. اطفء. 1, 1–35 (1950)

ثام ، أ.ك .: ستوليفوروس الموارد في بحر الصين الجنوبي. بروك. إندو باسيف. سمكة. كون. 15, 182–191 (1974)

إم واتسون وإي إل ثورستون وجيه إيه سي نيكول: عاكسات في عضو الضوء في شذوذ (Anomalopidae ، Teleostei). بروك. R. Soc. (سر. ب) 202, 339–351 (1978)

وينتربوتوم ، آر: تناغم وصفي للعضلات المخططة في teleostei. بروك. أكاد. نات. علوم. فيلد. 125, 225–317 (1974)


تعدد الأشكال الجينومية في المجموعات التكافلية من Photobacterium leiognathi

تشكل Photobacterium leiognathi تعايشًا حيويًا مع أسماك leiognathid ، مستعمرة عضو الضوء الداخلي للأسماك وتزويد مضيفها بالضوء المستخدم في عروض التلألؤ الحيوي. تظهر السلالات التكافلية مع أنواع مختلفة من الأسماك اختلافات كبيرة في النمط الظاهري في التعايش وفي التربية ، بما في ذلك الاختلافات في أنماط البروتين 2-D PAGE وملامح البلازميدات الأصلية. لتحديد ما إذا كانت هذه الاختلافات قد تعكس خصوصية سلالة / سلالة مضيفة وراثية ، قمنا بتوصيف جينومات سلالات P. leiognathi من أسماك leiognathid باستخدام PFGE. أظهرت السلالات الفردية من 10 أنواع من أسماك leiognathid تعدد الأشكال الجينومي الكبير ، مع عدم وجود تشابه واضح بين السلالات ومع ذلك تم تحديد هذه السلالات على أنها P. leiognathi بواسطة تحليل تسلسل 16S rDNA. كشف التنميط عن سلالات متعددة من عينات مضيفة فردية عن بنية قليلة النسيلة للمجموعات المتعايشة عادةً واحد أو اثنين من الأنماط الجينية التي تهيمن على كل مجموعة. ومع ذلك ، فإن تحليل سلالات متعددة من عينات متعددة من نفس الأنواع المضيفة ، لتحديد ما إذا كانت نفس أنواع السلالات تستعمر باستمرار نوعًا مضيفًا ، أظهرت عدم تجانس كبير ، مع نفس النمط الجيني نادرًا ما يتم ملاحظته بين المجموعات المتعايشة لعينات مختلفة من نفس المضيف محيط. لذلك من المحتمل أن يكون استعمار عضو الضوء leiognathid لبدء التكافل أوليوغوكلونال ، ويبدو أن خصوصية تكافل أسماك P.


مقدمة

يعد التلألؤ البيولوجي ، وهو إنتاج وانبعاث الضوء من كائن حي ، ظاهرة رائعة تم توثيقها في أكثر من 700 جنس من الميتازوان عبر شجرة الحياة ، حيث تعيش الغالبية العظمى منها في المحيط [1-3]. بين الفقاريات ، تطور التلألؤ البيولوجي في الأسماك الغضروفية (الغضروفية) [1-4] والأسماك ذات الزعانف الشعاعية (Actinopterygii) [1-3] ، ولم يتم ملاحظتها في أي أسماك شحمة الزعانف أو رباعيات الأرجل (Sarcopterygii). حددت دراسات المسح السابقة [1-2] تلألؤًا بيولوجيًا في 11 ترتيبًا من الأسماك البحرية ، ومع ذلك ، فقد تغيرت تطورات الأسماك وتصنيفها بشكل كبير منذ هذه الدراسات السابقة ، ولم يقم مؤلفو هذه الدراسات السابقة بالتحقيق في هذه الظاهرة في إطار علم الوراثة ، تحديد الأحداث التطورية المستقلة للتلألؤ البيولوجي ، أو استكشاف أنماط التطور الكبير لسلالات الضيائية الحيوية. تحسب الدراسات الواسعة للتلألؤ الحيوي عادة الأسماك كحدث تطوري واحد من بين 40 حدثًا تطوريًا مستقلاً أعلى مستوى من التلألؤ الحيوي الموثق عبر شجرة الحياة [2–3] لذلك ، فإن الدراسة المركزة للأسماك ذات الأضواء الحيوية ذات الزعانف أمر بالغ الأهمية تحديد عدد وهوية مجموعات الأسماك ذات الإضاءة الحيوية.

ينتج تلألؤ بيولوجي في الكائنات الحية بعد تفاعل كيميائي بين ركيزة (لوسيفيرين) وإنزيم (لوسيفيراز) ينتج عنه فوتون مرئي [2-3]. بين الأسماك ، يتولد تلألؤ بيولوجي جوهريًا (على سبيل المثال ، أسراب سمكة دراجون الشكل والحبلات الضوئية) [1–3 ، 5] أو من خلال التعايش البكتيري (على سبيل المثال ، أكياس المريء leiognathid [ponyfish] المريء ، anomalopid [Flashlightfish] الأعضاء تحت العين) [6-7] . إن وظائف التلألؤ البيولوجي متنوعة ومثيرة للاهتمام ، وتتمثل في التخصصات المورفولوجية الرائعة التي تتراوح من الهياكل الإنارة الخاصة بالأنواع المعقدة تشريحًا إلى التباين في الكيمياء الحيوية لأنظمة الإضاءة الحيوية نفسها [1-13]. في الأسماك ذات الزعانف الشعاعية ، تُستخدم هياكل الإضاءة الحيوية بشكل مختلف للتمويه والدفاع والافتراس والتواصل [١-٤ ، ٧-١١].

نقدم هنا التحقيق الأول لتطور وتوزيع التلألؤ الحيوي عبر الأسماك ذات الزعانف الشعاعية في سياق التطور الوراثي. تشير الأعمال الحديثة إلى أن التلألؤ البيولوجي تطور مرة أو مرتين داخل الغضروف (على سبيل المثال ، Etmopteridae و Dalatiidae) [4 ، 14] ومع ذلك ، فإن هذه الظاهرة أكثر انتشارًا ، ومتغيرة ومعقدة من الناحية التشريحية ، ومتنوعة كيميائيًا حيويًا في الأسماك ذات الزعانف الشعاعية [1-13] . كانت أهدافنا في هذه الدراسة هي تحديد عدد الأصول التطورية المستقلة للتلألؤ البيولوجي في الأسماك ذات الزعانف الشعاعية ، واستنتاج أعمار الظاهرة عبر هذا التجمع ، والتحقيق في أنماط التنويع في سلالات الإضاءة الحيوية. اقترحت الدراسات السابقة أن التلألؤ البيولوجي قد يلعب دورًا في التنويع داخل البيئات البحرية ، لا سيما في سلالات أعماق البحار ، وتحديداً بين الأصناف التي يُفترض أنها تستخدم التلألؤ البيولوجي للتواصل [8]. ندرس أيضًا ما إذا كانت أي سلالات ذات إضاءة بيولوجية لأسماك شعاعية الزعانف تُظهر ثراءً استثنائيًا في الأنواع نظرًا لعمرها المتشعب للأنواع التي تعيش في كل من أعماق البحار ، حيث يوجد عدد قليل من الحواجز المادية الواضحة للتكاثر وموائل المياه الضحلة ، لتوفير خارطة طريق للمستقبل عمل تطوري كبير.


مراجع

Alfaro ME، Santini F، Brock C، Alamillo H، Dornburg A، Rabosky DL، Carnevale G، Harmon LJ (2009) تسعة إشعاعات استثنائية بالإضافة إلى معدل دوران مرتفع يفسر تنوع الأنواع في الفقاريات الفكية. بروك ناتل أكاد سسي 106 (32): 13410–13414. دوى: 10.1073 / pnas.0811087106

Bolin RL (1939) مراجعة لأسماك myctophid على ساحل المحيط الهادئ للولايات المتحدة وكاليفورنيا السفلى. ستانف اكثيول الثور 1: 89-156

بولين RL (1959) إينيومي. Myctophidae من بعثة "مايكل سارس" في أعماق البحار الشمالية الأطلسية عام 1910. Rep Sci Res "Michael Sars" Deep-Sea Exped 4 (7): 1–45

Branham MA ، Greenfield MD (1996) ذكور وامض يفوزون بالتزاوج. الطبيعة 381: 745-746. دوى: 10.1038 / 381745b0

Busserolles F ، Fitzpatrick JL ، Paxton JR ، Marshall NJ ، Collin SP (2013) تباين حجم العين في فوانيس أعماق البحار (Myctophidae): دراسة بيئية وتطور. بلوس ون 8: e58519

Chakrabarty P ، Davis MP ، Smith WL ، Baldwin Z ، Sparks JS (2011) هل يقود الانتقاء الجنسي إلى تنويع أسماك المهر ذات الإضاءة الحيوية (Teleostei: Leiognathidae)؟ مول ايكول 20 (13): 2818-2834

Davis MP ، Fielitz C (2010) تقدير أوقات الاختلاف لأسماك السحالي وحلفائها (Euteleostei: Aulopiformes) وتوقيت تكيفات أعماق البحار. Mol Phylogenet Evol 57: 1194-1208. دوى: 10.1016 / j.ympev.2010.09.003

Douglas RH، Partridge JC (1997) عن الصبغات البصرية لأسماك أعماق البحار. J فيش بيول 50: 68-75

Douglas RH، Partridge JC، Dulai K، Hunt D، Mullineaux CW، Tauber AY، Hynninen PH (1998) أسماك التنين ترى باستخدام الكلوروفيل. طبيعة 393: 423-424. دوى: 10.1038 / 30871

Douglas RH، Bowmaker JK، Mullineaux CW (2002) نظام محتمل للكشف عن الموجات الطويلة في شبكية العين في سمكة myctophid بدون دليل على تلألؤ بيولوجي أحمر بعيد عن سباق تسلح حسي في أعماق البحار. في: ستانلي بي ، كريكا إل جيه (محررون) تلألؤ بيولوجي وإضاءة كيميائية ، التقدم والتطبيقات الحالية. وورلد ساينتفيك ، نيو جيرسي ، ص 391-394

Douglas RH، Hunt DM، Bowmaker JK (2003) ضبط الحساسية الطيفية في أعماق البحار. في: Colin SP، Marshall NP (eds) المعالجة الحسية في البيئات المائية. سبرينغر ، نيويورك ، ص 323–342

Drummond AJ، Rambaut A (2007) BEAST: التحليل التطوري البايزي عن طريق أخذ عينات من الأشجار. BMC Evol Biol 7: 214. دوى: 10.1186 / 1471-2148-7-214

Dunlap PV، Ast JC، Kimura S، Fukui A، Yoshino T، Endo H (2007) تحليل النشوء والتطور لخصوصية تعايش المضيف والتنوع في التكافل الحيوي. كلاديستيك 23: 507-532. دوى: 10.1111 / j.1096-0031.2007.00157.x

Eschmeyer WN (2013) كتالوج الأسماك. أكاديمية كاليفورنيا للعلوم. http://research.calacademy.org/research/ichthyology/catalog/fishcatmain.asp). نسخة إلكترونية

Fraser-Brunner A (1949) تصنيف لأسماك عائلة Myctophidae. Proc Zool Soc Lond 118 (4): 1019–1106

Goody PC (1969) علاقات بعض التليوستات الطباشيري العلوي مع إشارة خاصة إلى الكائنات الفطرية. Bull Br Mus Nat Hist Geo 7: 1–253

Greig EI، Webster MS (2014) كيف تنشأ الإشارات الجديدة؟ تطور الأغاني الخيالية من الحيوانات المفترسة لعرض السياقات. Anim Behav 88: 57-65

Haddock SHD، Moline MA، Case JF (2010) تلألؤ بيولوجي في البحر. Annu Rev Mar Sci 2: 443–493. دوى: 10.1146 / أنوريف-مارين -120308-081028

Harmon LJ، Weir JT، Brock CD، Glor RE، Challenger W (2008) GEIGER: التحقيق في الإشعاعات التطورية. المعلوماتية الحيوية 24: 129-131. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / btm538

Hastings JW (1971) ضوء للاختباء بواسطة: اللمعان البطني لتمويه الصورة الظلية. Science 173: 1016-1017. دوى: 10.1126 / العلوم .173.4001.1016)

Herring PJ (1987) التوزيع المنهجي للتلألؤ البيولوجي في الكائنات الحية. J بيولومين شيميلومين 1: 147–163. دوى: 10.1002 / bio.1170010303

Herring PJ (2007) الجنس مع الأضواء مضاءة؟ مراجعة لإزدواج الشكل الجنسي في البحر. J Ma Biol Assoc UK 87: 829-842. دوى: 10.1017 / S0025315407056433

Katoh K، Misawa K، Kuma K، Miyata T (2002) MAFFT: طريقة جديدة لمحاذاة التسلسل المتعدد السريع بناءً على تحويل فورييه السريع. الأحماض النووية الدقة 30: 3059-3066. دوى: 10.1093 / nar / gkf436

Kronstrom J، Mallefet J (2010) دليل على المشاركة الواسعة لأكسيد النيتروجين في السيطرة على التكوّن الضوئي في الأسماك ذات الإضاءة الحيوية. اكتا زول 91: 474-483. دوى: 10.1111 / j.1463-6395.2009.00438.x

Maddison WP، Maddison DR (2002) Mesquite: نظام معياري للتحليل التطوري. الإصدار 2.7 http://mesquiteproject.org

Magallón S ، Sanderson MJ (2001) معدلات التنويع المطلق في كسوات كاسيات البذور. التطور 55: 1762 - 1780. دوى: 10.1111 / j.0014-3820.2001.tb00826.x

Nafpaktitis BG (1968) أسماك الفوانيس من الأجناس لوبيانشيا و ديافوس في شمال الأطلسي. دانا ريبت 73: 1 - 131

بالقرب من TJ ، Eytan RI ، Dornburg A ، Kuhn KL ، Moore JA ، Davis MP ، Wainwright PC ، Friedman M ، Smith WL (2012) تحليل نسالة الأسماك ذات الزعانف الشعاعية وتوقيت التنويع. بروك ناتل أكاد سسي 109 (34): 13698-13703. دوى: 10.1073 / pnas.1206625109

Palumbi SR (1994) التباعد الجيني والعزلة الإنجابية والانتواع البحري. Annu Rev of Ecol Syst 24: 547-572. دوى: 10.1146 / annurev.es.25.110194.002555

Parr AE (1928) أسماك أعماق البحار من رتبة Iniomi من المياه حول جزر الباهاما وبرمودا ، مع مفاتيح مشروحة لـ Sudidae و Myctophidae و Scopelarchidae و Evermannellidae و Omosudidae و Cetomimidae و Rondeletiidae في العالم. Bull Bingham Oceanogr Coll 3 (3): 1–193

باكستون جيه آر (1972) علم العظام وعلاقات أسماك الفانوس (عائلة Myctophidae). Bull Nat Hist Mus LA 13: 1–78

Posada D (2008) jModel الاختبار: نموذج النشوء والتطور في المتوسط. مول بيول إيفول 25: 1253-1256. دوى: 10.1093 / مولبيف / msn083

راي DL (1950) الجهاز العصبي المحيطي لامبانيكتوس ليوكوبسوروس. جي مورفول 87: 61 - 178

Remane A (1971) Die grundlagen des naturlichen systems der vergleichenen anaotomie udn der phylogenetic، 2nd edn. كونيجشتاين-جونوس ، كولتز

Rohlf FJ (2010a) tpsDIG. قسم البيئة والتطور ، جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك. الإصدار 2.16 http://life.bio.sunysb.edu/morph

Rohlf FJ (2010b) tpsRelw. قسم البيئة والتطور ، جامعة ولاية نيويورك في ستوني بروك. الإصدار 1.49 http://life.bio.sunysb.edu/ morph

Rohlf FJ، Slice DE (1990) امتدادات طريقة الطهي من أجل التراكب الأمثل للمعالم. Syst Zool 39: 40-59. دوى: 10.2307 / 2992207

Rosen DE (1973) العلاقات المتبادلة لأسماك euteleostean. في: Greenwood PH، Miles S، Patterson C (eds) العلاقات المتبادلة للأسماك. المطبعة الأكاديمية ، نيويورك ، ص 397-513

Sparks JS، Dunlap PV، Smith WL (2005) تطور وتنويع نظام الإنارة ثنائي الشكل في أسماك المهر (Teleostei: Leiognathidae) ، بما في ذلك التشخيصات لجنين جديدين. كلاديستيك 21: 305-327. دوى: 10.1111 / j.1096-0031.2005.00067.x

Sutton TT ، Hartel KE (2004) أنواع جديدة من Eustomias (Teleostei: Stomiidae) من غرب شمال المحيط الأطلسي ، مع مراجعة للجنس الفرعي Neostomias. كوبيا 1: 116-121

Sutton TT، Wiebe PH، Madin L، Bucklin A (2010) التنوع والبنية المجتمعية للأسماك السطحية حتى عمق 5000 متر في بحر سارجاسو. أعماق البحار الثانية 57: 2220 - 2233. دوى: 10.1016 / j.dsr2.2010.09.024

Tåning AV (1918) Scopelidae البحر الأبيض المتوسط ​​(ساورس, أولوبس, كلوروفثالموس، و Myctophum). Rept Danish Ocean Exped 1908–1910 2 (A7): 1–154

Turner JR، White EM، Collins MA، Partridge JC، Douglas RH (2009) Vision in lanternfish (Myctophidae): التكيفات لعرض التلألؤ الحيوي في أعماق البحار. أبحاث أعماق البحار 1 56: 1003-1017

Widder EA (2010) تلألؤ بيولوجي في المحيط: أصول التنوع البيولوجي والكيميائي والبيئي. Science 328: 704-708. دوى: 10.1126 / العلوم .1174269


الملخص

فريكسوثريكس تبعث ديدان السكك الحديدية الضوء الأصفر والأخضر من خلال 11 زوجًا من الفوانيس الجانبية على طول الجسم والضوء الأحمر من خلال فانوسين رأسيين. إن cDNAs للفوانيس الجانبية luciferase فريكسوثريكسفيفياني، والتي ينبعث منها الضوء الأخضر (λالأعلى= 542 نانومتر) ، وللرأس فوانيس ص. هيرتس، والتي تصدر تلألؤًا بيولوجيًا متحركًا باللون الأحمر (λالأعلى= 628 نانومتر) بين الخنافس المضيئة ، تم استنساخها. المستنسخات الموجبة التي ينبعث منها اللون الأخضر (PvGR: λالأعلى= 549 نانومتر) والأحمر (فإعادة: λالأعلى= 622 نانومتر) تم عزل تلألؤ بيولوجي. إن lucifereases المشفر بواسطة PvGR (545 من مخلفات الأحماض الأمينية) ودكتوراهإعادة (546 من مخلفات الأحماض الأمينية) تشترك cDNAs في هوية 71 ٪. بفGR ودكتوراهإعادة أظهر luciferases هوية 50-55٪ و 46-49٪ مع luciferases اليراع ، على التوالي ، و 47-49٪ مع luciferases خنفساء النقر. دكتوراهإعادة يحتوي luciferase على بعض المخلفات الفريدة التي تحل محل البقايا الثابتة في luciferases الخنفساء الأخرى. البقايا الإضافية Arg 352 في Phإعادة، التي تم حذفها في PvGR متعدد الببتيد ، على ما يبدو سمة هيكلية مهمة أخرى مرتبطة بإنتاج الضوء الأحمر. كما في حالة ديدان السكك الحديدية الأخرى وخنفساء النقر التي تمت دراستها ، فريكسوثريكس لا تخضع لوسيفيراز للتحول الأحمر المعتاد الذي تعاني منه لوسيفيراس اليراع عند انخفاض الرقم الهيدروجيني ، وهي خاصية قد تكون مرتبطة بالعديد من بقايا الأحماض الأمينية المشتركة بين دودة السكك الحديدية وخنفساء النقر لوسيفيراز.

تم دعم هذا العمل من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (JSPS) و Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

تسلسل (كدنا) من PvGR ودكتوراهإعادة تم إيداعها في بنك الجينات NCBI وأرقام الوصول الخاصة بهم هي AF139644 و AF139645 ، على التوالي.

لمن ينبغي أن تعالج المراسلات.

العنوان الحالي: الخلية والبيولوجيا الجزيئية ، جامعة هارفارد ، 16 شارع ديفينتي ، كامبريدج ماساتشوستس 02138-2020. هاتف: 617495-3716. الفاكس: 617-495-9300. البريد الإلكتروني: [email & # 160protected]


مناقشة

PmMDV هو أحد مسببات الأمراض المكتشفة حديثًا في الجمبري من نوع Penaeid ، بي مونودون، مع هوية تسلسل حمض أميني مهم فقط ضمن مجال هليكاز SF3 مع أعضاء آخرين من بارفوفيريدي. جينوم ssDNA القصير الخاص به ، المحاط بالبنى الثانوية على شكل حرف T ، وتناظره القفيصي عشروني الوجوه = T كلها خصائص أفراد العائلة بارفوفيريدي. على الرغم من أن أعضاء من جنسين من الخلايا الكهروضوئية قد تم عزلهم سابقًا عن نفس المضيف حتى الآن ، لم تكن فيروسات Penstyl- ولا hepanhamaparvovirus مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـ PmMDV. وبالتالي ، فإن PmMDV يمثل فيروسًا من سلالة الفيروسة الفيروسية الثالثة لإصابة الجمبري من نوع Penaeid ليتم تخصيصه لجنس جديد.

الفصيلة هامابارفوفيرينا تم إنشاؤه لتضمين جميع PVs التي لا يمكن تعيينها لأي منهما دينسوفيرينا أو بارفوفيرينا موثوق (43). بينما كليد الأجناس بنستيل-, بريفي-, الفصل-، و Ichthamaparvovirus يبدو أنه monophyletic ، إدخال انقسامات PmMDV هامابارفوفيرينا إلى جزأين. يشير هذا إلى أنه لا ينبغي تعيين PmMDV للعائلات الفرعية المنشأة وأن تصنيفها يتطلب عائلة فرعية جديدة ليتم اقتراحها على اللجنة الدولية المعنية بتصنيف الفيروسات Parvovirus مجموعة دراسة (1). على الرغم من أن جميع أعضاء بارفوفيرينا و دينسوفيرينا تمتلك العائلات الفرعية بروتينات هيكلية متجانسة ، والعدد الكبير من السلالات التي تفتقر إلى تشابه تسلسل VP في هامابارفوفيرينا وفي الفرع الرابع يمكن أن يشير إلى وجود العديد من السلالات على مستوى الأسرة الفرعية ذات الصلة البعيدة فقط. نظرًا لأن معظم هذه الخلايا الكهروضوئية من أصل مائي ، فقد تسهل هذه البيئة الحصول على جينات ترميز VP من مصادر فيروسية أخرى. تم ملاحظة الكيمرية بين فيروسات CRESS DNA وفيروسات ssRNA (+) عدة مرات (44 ، 45). العثور على نسخة متماثلة من PmMDV VP في قشريات أخرى من عشاري الأرجل ، P. trituberculatus، وعنصر داخلي في amphipod ، وهو مجموعة جذعية من Malacostraca ، اقترح أن السلالة ، التي يكون PmMDV هو الممثل الأول لها ، قد تحتوي على طيف مضيف واسع ، يشمل أكثر فئات القشريات تنوعًا ، Malacostraca.

اقترح اختيار هدف نمذجة التماثل التشابه الهيكلي بين VP2 لفيروس نخر البنكرياس المعدي ، وفيروس RNA مزدوج الشريطة (dsRNA) ، و ORF4 من PmMDV. كشفت دراسات هيكلية سابقة عن فيروس birnavirus ، وهو فيروس مرض جرسي معدي ، لتوفير رابط تطوري مفقود بين بنية قفيصة فيروس dsRNA الناضجة (العائلات Reoviridae و Birnaviridae) وعائلات معينة من فيروسات الحمض الريبي النووي الريبي إيكوساهدرا الموجبة ، مثل Nodaviridae و تترافيريدي (46). VP2 لهذه العائلات ، التي تحتوي على طية جيلي رول كعنصرها الأساسي ، تتجمع ذاتيًا في بروكسيد غير ناضج من T = 1 تناظر عشروني الوجوه ، بينما تتجمع الحلزونات الطرفية N معًا في حزمة حلزونية خماسية عند المحور الخماسي. في حالة الأسرة تترافيريدي، فقد ثبت أن الحزمة تخضع للخارج وتعطل غشاء البلازما أثناء دخول الفيروس (47). بالنظر إلى موقعها المرتبط بالطي ، فإن سلة PmMDV ، والتي يبدو أيضًا أنها حزمة حلزونية خماسية ، قد تحتوي على وظيفة مماثلة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تشتمل الببتيدات التي تخترق الغشاء الحلزوني على أشكال أساسية مماثلة غنية بالأرجينين ، على غرار محطة PmMDV VP N (48 ، 49). لقد تبين أن إزالة الكاتيونات ثنائية التكافؤ أدت إلى تخريج سلة PmMDV الخماسية من كل وحدة فرعية مجاورة ثلاثية الأبعاد. نظرًا لأن حركة مرور PVs عبر شبكة endosomal-lysosomal ، بعد الالتقام الخلوي ، تصبح بيئتها محمضة بشكل متزايد ، حيث تصل إلى درجة حموضة منخفضة تصل إلى 4.0 (50 ، 51). يمكن أن يؤدي هذا إلى تفكك الكاتيون ، مما يشير إلى أن قفيصة PmMDV قد تخضع للتغييرات المطابقة المرصودة أثناء مسار الاتجار الطبيعي. يمكن أن ترتبط إعادة التنظيم الهيكلي على المحور الخماسي ، والتي تظهر على أنها توسع المسام الخماسي وفقدان كل من حلقة DE والسلة ، بإخراج الحزمة الحلزونية N-terminal. هذه الآلية مماثلة لتلك المستخدمة من قبل أعضاء تترافيريدي لخرق الجسيم الداخلي (47) وليس نشاط الفوسفوليباز ، بعد تخارج PLA2 ، الذي استغله جميع PVs تقريبًا (3). ومع ذلك ، تم الإبلاغ عن هياكل شبيهة بالسلة بارفوفيرينا جنس فيروس بوكابارف، على الرغم من أن الامتداد المرن Gly-rich الذي يربط نهاية VP2 N بمجال VP1 PLA2 من المحتمل أن يكون متورطًا في التخارج ولم يتم استنتاج دور الحلزونات التي تخترق الغشاء (52 ، 53).

على الرغم من نتائج اختيار الهدف لنمذجة التماثل ، فإن قفيصة PmMDV لها شكل سطحي مشابه بشكل ملحوظ لمورفولوجيا DV أخرى ، PstDV ، التي تصيب الجمبري ، ومع ذلك فإن VPs منخفضة في هوية التسلسل. ومع ذلك ، فإن التشابه الهيكلي محدود لأن قفيصة PmMDV تمتلك تفاعلات متعددة المرات تختلف عن جميع PVs الأخرى. تعرض N-termini الخاصة بـ VPs الخاصة بـ PVs التي تصيب اللافقاريات تشكلاً مبادلًا بالمجال أي ، يتفاعل A مع βB للوحدة الفرعية المجاورة المزدوجة وليس مع β B الخاص بها كما في حالة بارفوفيرينا (29 ⇓ ⇓ –32). في PmMDV ، تتفاعل محطة VP N مع الوحدة الفرعية المجاورة ذات الثلاثة أضعاف من خلال تشابه مشابه للتبديل. نظرًا لعدم وجود حبلا βA ، يتم تجميع السطح اللامع PmMDV قفيصة بواسطة ورقة βBIDG ذات الأربعة تقطعت بهم السبل ، واستقرت بواسطة تفاعلات B B بدلاً من B A الكنسي الملحوظ للجميع بارفوفويريدي مع الهياكل المعروفة (28). نتيجة لذلك ، يكون تجويف الكابسيد أصغر ، ولكنه يحزم جينوم PV متوسط ​​الحجم يبلغ 4.3 كيلو بايت. أخيرًا ، يرتبط PmMDV و PstDV بشكل بعيد فقط بناءً على سلالة NS1 ، ويمتلكان منظمات جينوم مختلفة واستراتيجيات نسخ (27 ، 54). Consequently, the structural similarity between these two PVs is likely due to convergent evolution, attributed to infecting the same host and perhaps sharing similar aspects of receptor attachment and trafficking to the nucleus for packaged genome replication.

All four available DV structures possess a β-annulus–like opening at their threefold axes, similarly to T = 3 ssRNA viruses, such as Tombusviridae. This is a portal-like opening in GmDV and PmMDV, with a diameter of ∼18 and ∼17 Å, respectively (29 ⇓ ⇓ –32, 55). The GmDV β-annulus is lined with large, positively charged sidechains similar to the upper layer of the PmMDV double β-annulus, and was speculated to be a flexible channel for packaging or uncoating the ssDNA genome (29). The belief is that the PmMDV fivefold axes portal may be the location of membrane penetration while the PmMDV threefold axes portal performs genome-associated functions, such as genome release or entry into the empty particle during uncoating or packaging, respectively. The shape of the unmodeled diffuse density occupying the annulus resembles a metal ion however, it was not chelated with EDTA. This suggests that it is well coordinated by the three histidines, similarly to the zinc ions in a variety of metalloproteins (56). If indeed this is a zinc ion, it may have a role in catalyzing the formation of trimers during assembly (57). The role for the predicted ADAM-TS metalloproteinase spacer-like domain, surrounding the annulus and surface-exposed at the outer rim surrounding the fivefold axes, is unknown. These domains are widespread in eukaryotic proteins and have been associated with extracellular matrix attachment and signaling (58 ⇓ –60). Therefore, this region might play a role in virus–host interactions of PmMDV and may possibly be associated with attachment. This remains to be tested and confirmed.

The PmMDV genome, despite its 4.3-kb size, contains four predicted ORFs. Among PVs the presence of multiple, small ORFs, which frequently overlap or are encompassed by the NS or the VP cassette, are well-known (10, 13, 61 ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ –67). ORF2 and ORF3 were not related to any other PV ORF, suggesting their independent acquisition by horizontal gene transfer. This was supported by the presence of the Fis1 Pfam domain and the CobJ motif in the amino acid sequence of ORF2′ and ORF3, respectively, implying host or prokaryotic origin. The PmMDV genome encoded two major groups of NS proteins from an upstream promoter. The significance of expressing shorter C-terminal NS protein variants along a full-length NS1 is unclear but is common among PVs. Transcript 4, expressing NS2B, showed up later in the transcriptome, suggesting that each variant harbors different roles during replication. This has also been described in dependoparvoviruses, where each Rep possess two slightly different C-terminal–extended versions (68). Transcript 2 is spliced twice and may express ORF3 in addition to NS2B. ORF3 could potentially also be expressed from the unspliced p47 transcript. As this putative protein might possess enzymatic activity, the complex splicing pattern may have evolved to regulate its quantity as needed. Regulation of protein quantity via splicing has been observed in case of structural protein expression of several Parvovirinae genera, including Proto-, Amdo-، و Dependoparvovirus (2). في Densovirinae, leaky scanning acts as the main expression regulatory mechanism, although alternative splicing has evolved sporadically in various genera of Densovirinae، مثل Proto-, Scindo-، و Pefuambidensovirus (5, 7, 10, 13, 54). The alternative splicing in PmMDV, however, probably evolved independently from these. ORF2′, expressed by a spliced transcript of p47, is a chimera of two ORFs acquiring its N terminus from the nonstructural protein gene, ORF1. As the tetratricopeptide region of the Fis1 protein has a scaffolding role during mitochondrial fission, it cannot be excluded that ORF2′ provides a similar function during PmMDV assembly. However, as the VLPs expressed by the PmMDV-Bac-ORF4 were capable of self-assembly, without such a function, it does not appear to be essential for capsid assembly.


شكر وتقدير

We thank Ms Clare Harden for providing seeds of Arabidopsis accessions and Dr Lia Arraiano for helpful discussions about QTL analysis. This research was supported by a grant from the Biotechnology and Biological Sciences Research Council to CL.

الجدول S1. Comparison of the growth of luxCDABE-tagged virulent P. syringae الكهروضوئية. maculicola ES4326 in different Arabidopsis ecotypes.

يرجى ملاحظة ما يلي: Blackwell Publishing ليست مسؤولة عن محتوى أو وظائف أي مواد تكميلية يوفرها المؤلفون. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المواد المفقودة) إلى المؤلف المقابل للمقالة.

اسم الملف وصف
TPJ_3303_sm_tableS1.xls28 KB دعم عنصر المعلومات

يرجى ملاحظة ما يلي: الناشر غير مسؤول عن محتوى أو وظيفة أي معلومات داعمة مقدمة من المؤلفين. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المحتوى المفقود) إلى المؤلف المقابل للمقالة.


شاهد الفيديو: تعرف على الواح نصف الخلية (قد 2022).