Preliminary Characterization of Predator Cues that Induce Morphological Defences in Skeletonema marinoi
(2025) MOBN02 20251Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- Phytoplankton play a critical role in marine food webs, contributing to approximately half of global primary production. Amongst them, chain-forming diatoms such as Skeletonema marinoi, can defend against grazers by altering their colony size. While responses to cues released by larger grazers such as copepods are well documented, the identity and function of compounds released by micrograzers like Gyrodinium dominans remain largely unknown. Recent findings show that exposure to the heterotrophic dinoflagellate G. dominans induces chain elongation in S. marinoi, suggesting the possible presence of a grazer-derived chemical cue. Using a bioassay-guided fractionation approach, a crude methanol extract of G. dominans was separated based on... (More)
- Phytoplankton play a critical role in marine food webs, contributing to approximately half of global primary production. Amongst them, chain-forming diatoms such as Skeletonema marinoi, can defend against grazers by altering their colony size. While responses to cues released by larger grazers such as copepods are well documented, the identity and function of compounds released by micrograzers like Gyrodinium dominans remain largely unknown. Recent findings show that exposure to the heterotrophic dinoflagellate G. dominans induces chain elongation in S. marinoi, suggesting the possible presence of a grazer-derived chemical cue. Using a bioassay-guided fractionation approach, a crude methanol extract of G. dominans was separated based on polarity and tested for biological activity. Further fractionation was performed through liquid-liquid partitioning and high-performance liquid chromatography (HPLC). Mass spectrometry revealed several candidate ions, and although full structural identification was not achieved, spectral analysis suggests the presence of glycosylated aromatic compounds. These findings provide new insights into chemically mediated interactions between phytoplankton and micrograzers. By demonstrating that G. dominans releases compounds capable of inducing a morphological response in S. marinoi, this study not only contributes to our understanding of predator-prey dynamics in marine ecosystems but also expands the current knowledge on secondary metabolites produced by dinoflagellates. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Havets Dolda Meddelanden – Jakten på en Okänd Molekyl
I havet pågår en ständig kamp mellan att äta och bli äten. Det är sant även på mikroskopisk skala, där det har visat sig att vissa alger kan känna doften av sina predatorer och skydda sig genom att förändra sin form. I mitt masterprojekt undersöker jag vad det är för molekyl som gör det möjligt för kiselalgen Skeletonema marinoi att känna lukten av predatorn, Gyrodinium dominans.
Världshaven är fyllda av mikroskopiska alger som står för över hälften av jordens syreproduktion och utgör grunden för marina näringskedjor. En viktig grupp är kiselalger, som består av celler, som ofta sitter ihop i långa kedjor och genom justering av kedjelängden kan de undvika att bli uppätna av... (More) - Havets Dolda Meddelanden – Jakten på en Okänd Molekyl
I havet pågår en ständig kamp mellan att äta och bli äten. Det är sant även på mikroskopisk skala, där det har visat sig att vissa alger kan känna doften av sina predatorer och skydda sig genom att förändra sin form. I mitt masterprojekt undersöker jag vad det är för molekyl som gör det möjligt för kiselalgen Skeletonema marinoi att känna lukten av predatorn, Gyrodinium dominans.
Världshaven är fyllda av mikroskopiska alger som står för över hälften av jordens syreproduktion och utgör grunden för marina näringskedjor. En viktig grupp är kiselalger, som består av celler, som ofta sitter ihop i långa kedjor och genom justering av kedjelängden kan de undvika att bli uppätna av predatorer. Tidigare forskning har visat att större predatorer som hoppkräftor utsöndrar ett ämne som får algerna att korta ner sina kedjor och på så sätt undvika att de blir hoppkräfts-lunch. Men vad sker när hotet kommer från mindre predatorer som föredrar att äta kortare kedjor?
I detta arbete har jag undersökt vad som händer när kiselalgen Skeletonema marinoi reagerar på kemiska signaler från en mindre predator, dinoflagellaten Gyrodinium dominans. Genom att utsätta S. marinoi för både levande rovdjur samt kemiska extrakt från dem, kunde vi notera hur kedjelängden ökade i de exponerade kiselalgerna. Extraktet fraktionerades sedan genom olika kemiska tekniker och testades på S. marinoi i repeterade bioanalyser för att undersöka vilket ämne som orsakade kedjelängdsförändringen.
Resultat
Resultaten visade att S. marinoi förlängde sin kedjelängd i respons till en mindre predator samt till extraktet. Genom fraktioneringen och bioanalyserna kom vi stegvis närmare till vad det är för ämne som inducerar förlängningen. Till sist kunde vi koppla effekten till tre fraktioner som efter masspektrometri alla potentiellt visade sig innehålla samma ämnen med glykosylerade aromatiska egenskaper (ringformade molekyler kopplade till sockergrupper). Även om den exakta strukturen inte kunde fastställas helt, tyder mycket på att det är en hittills okänd molekyl från G. dominans som vi har att göra med.
Att förstå det kemiska språket som alger använder sig av i haven är avgörande eftersom signalerna påverkar stora globala processer, som kolets väg till havets djup som i sin tur påverkar både klimatet och högre näringskedjor. Genom att förändra sin kedjelängd kan kiselalger som S. marinoi därför påverka ekosystem i stor skala. Många av de molekyler som produceras av dinoflagellater är ännu okända. Deras kemiska signaler har uppvisat stor variation och vi vet idag fortfarande förvånansvärt lite om deras exakta funktion och uppbyggnad. Resultaten i den här studien ger inte bara goda förutsättningar för vidare identifiering av vår okända molekyl men ger även en metodisk grund för att upptäcka fler nya ämnen, producerade av de små, i det stora blå.
Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 45 hp 2025
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Erik Selander
Avdelning: Akvatisk Ekologi (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9214481
- author
- de Bruijn, Anouschka
- supervisor
- organization
- course
- MOBN02 20251
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9214481
- date added to LUP
- 2025-10-24 11:32:41
- date last changed
- 2025-10-24 11:32:41
@misc{9214481,
abstract = {{Phytoplankton play a critical role in marine food webs, contributing to approximately half of global primary production. Amongst them, chain-forming diatoms such as Skeletonema marinoi, can defend against grazers by altering their colony size. While responses to cues released by larger grazers such as copepods are well documented, the identity and function of compounds released by micrograzers like Gyrodinium dominans remain largely unknown. Recent findings show that exposure to the heterotrophic dinoflagellate G. dominans induces chain elongation in S. marinoi, suggesting the possible presence of a grazer-derived chemical cue. Using a bioassay-guided fractionation approach, a crude methanol extract of G. dominans was separated based on polarity and tested for biological activity. Further fractionation was performed through liquid-liquid partitioning and high-performance liquid chromatography (HPLC). Mass spectrometry revealed several candidate ions, and although full structural identification was not achieved, spectral analysis suggests the presence of glycosylated aromatic compounds. These findings provide new insights into chemically mediated interactions between phytoplankton and micrograzers. By demonstrating that G. dominans releases compounds capable of inducing a morphological response in S. marinoi, this study not only contributes to our understanding of predator-prey dynamics in marine ecosystems but also expands the current knowledge on secondary metabolites produced by dinoflagellates.}},
author = {{de Bruijn, Anouschka}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Preliminary Characterization of Predator Cues that Induce Morphological Defences in Skeletonema marinoi}},
year = {{2025}},
}