Effekten av molekylär stimulering på livscykeln och tillväxten hos växtplankton

Abstract

Växtplankton fungerar som grund till de flesta marina näringsvävar. I ogynnsamma miljöförhållanden kan vissa växtplanktonarter bilda så kallade vilostadier vilka sedimenteras och kan hållas levande i flera tusentals år. Dessa vilostadier vaknar upp när miljöförhållandena är gynnsamma för blomning och tillväxt. Genom att återuppväcka vilostadier av till exempel kiselalger kan man undersöka fenotyper av organismer från en tidsperiod som är längre än medellivslängden av en människa. Också dessa återuppväckta vilostadiers förmåga att tåla framtidens miljöförhållanden har undersökts. I den här gradun undersöks ifall melatonin kunde användas för att öka återuppväckningsraten av vilostadier samt ifall man med melatonin kunde få levande celler att återgå till vilostadiet. Också den potentiella effekten som melatonin kunde ha på tillväxtraten av levande celler undersöktes. Experimenten gjordes på kiselalger, mestadels Skeletonema marinoi, som någondera återuppväcktes direkt från sediment eller fanns färdigt som en levande kultur. I experimenten användes melatonin i olika koncentrationer samt en kontrollbehandling per experiment. Resultaten visade att melatonin inte inverkar på återuppväcknigen av vilostadier. Enligt resultaten inverkar melatonin på tillväxtraten av vegetativa celler. Melatoninkoncentrationerna som använts hade en negativ effekt på tillväxtraten. Resultaten visade att melatonin ökade mängden av bildade nya vilostadier. Enligt ny kunskap som tagits fram med hjälp av dessa experiment skulle jag rekommendera användning av melatonin för att bilda nya vilostadier, men inte för återuppväckning av vilostadier eller för att försöka öka tillväxten av vegetativa celler. Dessa resultat är viktiga för den pågående forskning som handlar om att jämföra populationer och växtplanktonsamhällen från olika tidsperioder med hjälp av vilostadier från sedimentkärnor. Genom att undersöka hur återuppväckta kiselalger och andra växtplankton tål miljöförhållandena som förväntas i framtiden kan man få en bättre förståelse om hur Östersjöns växtplanktonsamhälle kan se ut till exempel år 2100.

Phytoplankton are single-celled organisms that are essential for the function of the marine food webs for example because they produce about half of all the oxygen on Earth. In unfavourable environmental conditions, like low nutrient concentrations, some phytoplankton produce resting stages that can survive in the sediment for millennia. These resting stages will wake up when the environmental conditions are suitable for blooming and growth. Resurrection ecology studies resurrected resting stages to be able to study phenotypes that are older than the mean age of a human. The resting stages also give an opportunity to study how they adapt to historical environmental changes. In this master’s thesis I study if melatonin potentially could be used for resurrection of resting stages. I also study if the growth rate of vegetative cells is affected from added melatonin or if melatonin could make vegetative cells go into resting mode. The experiments were done on diatoms, mostly Skeletonema marinoi, and many melatonin concentrations and one control treatment were used in every experiment. Our results indicate that melatonin does not affect the awakening of resting stages. According to my results melatonin affects both the growth rate and the dormancy of vegetative cells. The growth rate is negatively affected by the added melatonin concentrations. The dormancy on the other hand is positively affected by the melatonin concentrations when more vegetative cells enter resting mode when melatonin is added. These results are important for the ongoing research where phytoplankton communities from different time periods are compared by using resting stages from the sediment. By examining how resurrected diatoms and other phytoplankton groups can tolerate the environmental conditions that are expected in the future we can get a picture of how the Baltic Sea phytoplankton community may look like in for example the year 2100.