Stimulated and natural patterns of bioluminescence in the dinoflagellate Alexandrium ostenfeldii

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20180115159
Title: Stimulated and natural patterns of bioluminescence in the dinoflagellate Alexandrium ostenfeldii
Author: Kauko, Hanna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Environmental Sciences
Thesis level: master's thesis
Abstract: The bioluminescent and toxin-producing dinoflagellate Alexandrium ostenfeldii forms dense blooms in coastal areas of the Baltic Sea. Bioluminescence, light production by an organism through a chemical reaction, is a nocturnal, rhythmic phenomenon in surface algae. In this study, the bioluminescence pattern and rhythm of A. ostenfeldii was under investigation. Procedures for continuous bioluminescence measurements, to support dedicated environmental monitoring of toxic dinoflagellate blooms, were developed. The study consisted mainly of laboratory experiments. Semi-continuous field measurements were included for comparison. In the laboratory, the light production of monocultures of A. ostenfeldii was measured with a spectroluminometer or bathyphotometer, continuously during the night, or for several consecutive days. The method to stimulate bioluminescence was varied, as well as the recovery period of the cells after stimulation. Light regimes during growth and pre-measurement adaptation were also taken into account. The experiments confirm that bioluminescence in A. ostenfeldii follows a circadian pattern and can be stimulated with the chosen methods. Bioluminescence could also be stimulated after culturing in continuous light. Measurement parameters for rhythm experiments (stimulation frequency and recovery period), were optimised. Multi-day experiments in complete darkness suggested that sufficient energy was available to maintain bioluminescent response during one night, although an endogenous rhythm remained present. These experiments gave insight to the phenomenon of bioluminescence regulation in A. ostenfeldii, but also gave rise to new questions. Some repeated measurements resulted in very low bioluminescence intensity, without an obvious reason. The light regime is not the only factor controlling bioluminescence. The interplay between bioluminescence and the growth and condition of the cultures is of interest.Hohtava ja myrkyllinen panssarisiimalevä Alexandrium ostenfeldii on viime vuosina muodostanut tiheitä kukintoja Itämeren rannikkovesissä. Bioluminesenssi on eliöiden omaa valontuotantoa kemiallisen reaktion kautta. Pintalevien valontuotanto on rytmistä ja ajoittuu yöhön. Tässä opinnäytetyössä tutkittiin A. ostenfeldiin bioluminesenssin ominaispiirteitä ja rytmiikkaa. Pitkäaikaisia bioluminesenssimittauksia varten kehitettiin menetelmä. Tutkimus koostui pääasiassa laboratoriokokeista. Lisäksi kenttätutkimuksen aineistoa käytettiin menetelmävertailuun. Laboratoriossa A. ostenfeldii -viljelmien valontuotanto mitattiin spektroluminometrillä tai batyfotometrillä yhtäjaksoisesti yön yli tai useiden päivien ajan. Kokeissa muutettiin bioluminesenssin käynnistysmenetelmää (eli kasvatusliuoksen sekoitusmenetelmää), aikaa ärsykkeiden välissä, sekä valo-olosuhteita kasvatuksen (mukaan lukien yhtäjaksoinen valo) ja mittausten aikana (mukaan lukien yhtäjaksoinen pimeys). Kokeet osoittivat, että A. ostenfeldiin bioluminesenssi vaihtelee vuorokauden ajan mukaan ja se voidaan saada aikaan valittuja menetelmiä käyttäen. Bioluminesenssiä voitiin havaita myös levien kasvettua yhtäjaksoisesti valossa. Pitkäaikaismittausten menetelmää varten selvitettiin sopiva stimulaatiotiheys (sekoitustiheys). Useamman päivän kestäneet kokeet yhtäjaksoisessa pimeydessä osoittivat, että levien energiavarastot riittävät useimmiten vain yhden yön valontuotantoon, vaikka sisäinen rytmi pysyisikin pimeydessä. Kokeet antoivat tietoa kyseessä olevasta ilmiöstä, mutta myös nostivat esille monia uusia kysymyksiä. Esimerkiksi jotkut rinnakkaisista mittauksista antoivat hyvin matalan bioluminesenssin voimakkuuden ilman ilmeistä syytä. Valo-olosuhteet eivät kokeiden perusteella ole ainoa bioluminesenssiä säätelevä tekijä. Bioluminesenssin vuorovaikutus kasvuolosuhteiden ja viljelmien kunnon kanssa on yksi mahdollisista lisätutkimuksen aiheista.
URI: URN:NBN:fi-fe20180115159
http://hdl.handle.net/10138/40341
Date: 2013
Subject: Alexandrium ostenfeldii
dinoflagellate bioluminescence
stimulation of bioluminescence
diurnal rhythm
cyst formation
panssarisiimalevien bioluminesenssi
bioluminesenssin tuottaminen
vuorokausirytmi
kystien muodostus
Discipline: Aquatic Sciences
Marine Biology
Akvaattiset tieteet
Meribiologia
Akvatiska vetenskape
Marinbiologi


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
gradu_HannaKauko.pdf 994.3Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record