Ichthyodinium

Ichthyodinium
Vetenskaplig klassificering
Domän:	Eukaryota
Rike:	Protista
Provins:	Dinophyta
Klass:	Syndiniophyceae
Beställa:	Syndiniales
Familj:	Dinophysaceae
Släkte:	Ichthyodinium ; Hollande & J.Cachon, 1952
Arter:	I. chabelardi
Binomialt namn
	Ichthyodinium chabelardi; Hollande & J.Cachon, 1952

Ichthyodinium är ett monotypiskt släkte av dinoflagellater i familjen Dinophysaceae . Ichthyodinium chabelardi (/ɪkθioʊˈdɪniəm/) är för närvarande den enda beskrivna arten av släktet.

I. chabelardi är en generalistparasit med ett mycket brett geografiskt utbredningsområde. Den har hittats på platser som Indonesiens och Vietnams kuster, Medelhavet och utanför Portugals kust. Den fullständiga omfattningen av dess distribution är inte känd. Även om den kan hittas under större delen av året, har den observerats att infektera sardinägg med den högsta andelen under vintern och tidig vår, från december till mars.

Det är av ekonomisk betydelse för fiskindustrin, där det tömmer mängden av många arter av fenfisk genom att fungera som en endoparasit i värdembryon. Det beskrevs ursprungligen 1952 av Hollande och Cachon, som beskrev det som ett infektionsmedel bland sardiner utanför Algeriets kust, i Medelhavet.

År 2006, Gestal et al. föreslog en omklassificering av I. chabelardi till släktet Perkinsoid baserat på dess ultrastruktur och RNA-sekvens, men flera artiklar har motsatt sig denna omklassificering baserat på dess zoospore-ultrastruktur, såväl som dess små subenhet rRNA och stora subenhets rRNA-sekvenser. Nyligen har det framkommit bevis för att det kan finnas åtminstone två distinkta arter av Ichthyodinium , eftersom små genetiska skillnader har upptäckts mellan de europeiska och asiatiska populationerna.

Taxonomi

Släktet Ichthyodinium beskrevs ursprungligen 1952 av Hollande och Cachon, som namngav den nya arten de hittade Ichthyodinium chabelardi och beskrev den som ett infektionsmedel bland sardiner utanför Algeriets kust, i Medelhavet. De publicerade ett andra dokument med ytterligare livscykelobservationer ett år senare, 1953.

Fylogenetisk analys av I. chabelardi genomförd 2009 fann bevis för att stödja inkluderingen av Ichthyodinium i Marine Alveolate Group I (MAGI). Med detta tillägg kommer MAGI att bestå av släktena Ichthyodinium och Dubosquella , som båda är parasitiska alveolater, vilket bibehåller MAGI som en uteslutande parasitisk grupp. När man tittar på flagellerna av Ichthyodinium i tvärsnitt är de sfäriska och saknar därför den typiska tvärstrimmiga strängen av en dinoflagellat tvärgående flagell. Den tvärstrimmiga strängen saknas också på flagellerna av zoosporer av Duboscquella, vilket tyder på att detta kan vara en synapomorfi av MAGI.

År 2006, Gestal et al. publicerade ett kontroversiellt dokument som kräver en omklassificering av I. chabelardi . Gestal et al. påstod att I. chabelardi felaktigt hade placerats i ordningen Syndiniales och i stället borde placeras i ett nytt släkte, Perkinsoide, och därmed döpas om till Perkinsoide chabelardi. De hävdade att bevis för denna omklassificering kunde hittas genom att titta på livscykeln, schizogoniska uppdelningar, strukturen hos schizonter inuti värden, kärnor utan det typiska dinoflagellatutseendet, närvaron av rhoptry-liknande strukturer och förekomsten av möjliga pseudo-konoider och biflagglade sporer. Gestal et al. fortsatte med att genomföra en fylogenetisk analys av de små och stora subenheterna av ribosomala RNA-gener i hopp om att detta skulle ge ytterligare bevis för att stödja omklassificeringen. Resultaten de hittade gav dock inga tydliga svar. Baserat på sin fylogenetiska analys kunde de bara bestämma att parasiten av intresse skulle vara placerad någonstans inom gruppen bestående av dinoflagellater, perkinsider och syndiniales. Flera tidningar har sedan dess uttalat sig mot denna omklassificering och hävdat att I. chabelardi är det rättmätiga namnet. Ett argument för detta är att livscykeln för parasiten som beskrivs av Gestal et al. matchar inte de av släktet Perkinsus, som det beskrevs av Perkins 1996. Parasiten i fråga rapporteras ha ett annat celldelningsmönster än medlemmar av Perkinsus och saknar ett utsläppsrör av zoosporer. Det har föreslagits att kanske den tidiga exogena fasen som Gestal et al. observerade var verkligen I. chabelardi, men att de observationer som gjordes av de senare stadierna, inklusive zoosporangia och zoosporer, var av en annan parasitisk protist, en som mycket möjligt inte var ett dinoflagellat.

Det finns för närvarande endast en identifierad art i släktet Ichthyodinium , som heter Ichthyodinium chabelardi , som först identifierades i Medelhavet, utanför Algeriets kust av Hollande och Cachon 1952. Det finns dock växande bevis för att åtminstone två distinkta arter kan hör till släktet (Mori et al., 2007; Skovgaard et al., 2009;). Under 2007 analyserades infektionssättet, utvecklingen och SSU rDNA-sekvensen för en okänd parasit som infekterade leopardkorall grouper ( Plectropomus leopardus ) utanför Japan och jämfördes med I. chabelardi (Mori et al., 2007). Även om många likheter drogs mellan de två, noterades flera skillnader, vilket gjorde att den okända parasiten preliminärt klassificerades som Ichthyodinium sp. PL (PL är initialerna till det vetenskapliga namnet för Leopard Coral Grouper) (Mori et al., 2007). Polymeraskedjereaktionsanalys (PCR) med användning av specifika primrar skapade från SSU rDNA-sekvensen av Icthyodinium sp. under flera olika år avslöjade att samma art av parasit infekterade fisken år efter år (Mori et al., 2007). Under 2009 analyserades sekvenserna av SSU rDNA, ITS1 (Internt transkriberad spacer 1), ITS2 och 5.8S rDNA av I. chabelardi isolerad från Bogue (Boops boops) och European Pilchard (Sardina pilchardus) utanför Portugals kust och befunnits vara identiska med varandra (Skovgaard et al., 2009). Detta tyder på att parasiterna som infekterade båda fiskarterna kom från en enda population (Skovgaard et al., 2009). Men när SSU rDNA-sekvensen från den portugisiska befolkningen jämfördes med sekvenser insamlade från gulfenad tonfisk ( Thunnas albacares ) och leopardkorallhavare (Plectropomus leopardus) i Asien, fanns det bara en 97% likhet mellan dem (Skovgaard et al., 2009) ). Inga morfologiska skillnader mellan de europeiska och asiatiska populationerna har ännu identifierats (Skovgaard et al., 2009).

Livscykel

I. chabelardi existerar huvudsakligen i sin parasitiska form, under vilken tid den lever inom och får energi från ett värdfiskägg. Senare frigörs den från sin värd och går in i den fria levande fasen av sin livscykel.

Primära schizonter

Det tidigaste livsstadiet är den ursprungliga schizonten, som inträffar inuti värdägget. Det är en sfärisk unnucleate cell med en diameter på cirka 15 μm. Kärnorna i den ursprungliga schizonten genomgår flera mitotiska delningar utan cytoplasmatisk delning för att bli en stor, flerkärnig cell med mellan 100 och 140 μm i diameter. Cytoplasman bildar sedan cylindriska projektioner runt varje kärna, som separeras för att bilda cylindriska, unnucleate celler med cirka 30 μm i diameter. Dessa är de sekundära schizonterna.

Sekundära schizonter

I den sekundära schizonten börjar lecitin koncentreras i parasitcellerna. Cellens form går snabbt från fladdermusformad, till triangulär och sedan till en rosaceform, med ett upprepande, något cirkulärt mönster, till synes som ett resultat av successiva längsgående bipartitioner. Från rosaceformen börjar sekundära schizonter att bilda en lång tråd, som sträcker sig 1–2 mm i längd, i lager av på varandra följande grupper om åtta celler kopplade vid sina poler. Vid denna tidpunkt försvinner fiskäggets oljekula och lipidpartiklar kan observeras inuti parasitcellerna.

Senaste generationens schizonter

Förlängda schizonter frigörs från sladden och går sedan in i den sista generationens schizontfas. Schizonterna blir sfäriska efter en serie uppdelningar och är nu små och enkärniga, som liknar de tidiga urschizonterna. I detta skede har värdembryots energireserver varit kraftigt uttömda och gulesäcken är helt full av parasitceller och redo att spricka. Gulesäcken spricker i allmänhet direkt efter att värdlarverna kläckts, men kan i vissa fall ta så lång tid som tio timmar efter kläckningen (Mori et al., 2007). Antalet parasitceller som frigörs från en enda gulesäck kan vara enormt, med antalet celler som frigörs från en gulfenad tonfisk uppskattas till cirka 40 000. Omedelbart efter frisättning från värden är parasitceller sfäriska och icke-rörliga (Skovgaard et al., 2009). Två timmar efter frisläppandet från värden börjar parasiterna, som nu har en diameter på 20-24 μm, simma med sina två flageller. När parasiterna tillbringar de kommande två till tre dagarna med att dela sig ändrar de form för att bli vridna och långsträckta och börjar röra sig med mer kraft (Skovgaard et al., 2009). Efter deras tredje delning dyker det upp små och mycket rörliga zoosporer.

Zoosporer

En djupgående studie av I. chabelardi zoosporer 2016 fann att det är detta livsstadium som fungerar som smittämnet. Denna studie ger också en noggrann beskrivning av zoosporers ultrastruktur, och hittade zoosporer som är förlängda och 8-9 μm x 4-5 μm i storlek. Den apikala änden är bred och rund och blir gradvis smalare när cellen sträcker sig mot stjärtsänden. Cellen har ett brett, grunt spiralspår som bildar ett moturs varv runt cellen sett från cellens apikala ände, vilket gör cellen asymmetrisk. Zoosporerna har två släta flageller, av vilka åtminstone en verkar ligga delvis i skåran. Zoosporens cytoplasma rymmer välutvecklade mitokondrier, såväl som stora inneslutningar som med största sannolikhet fungerar för att lagra näringsreserver. Dessa inneslutningar kan likna antingen lipidkulor eller korn av lagringskolhydrater, men båda typerna har inte observerats tillsammans i en enda cell. Trichocyster visas som elektrontäta strukturer med en storlek på cirka 3 μm x 0,3 μm i bilder med transmissionselektronmikroskopi (TEM). I tvärsnitt visas de som rutor och i diagonalsnitt är de rombiska till formen. Trichocysterna är jämnt fördelade i den apikala änden och är orienterade längs cellens längsgående axel i mitten och vid den kaudala änden av cellen. Inga strukturer observerades som kunde användas för penetrering av värdäggcellen (Simdyanov et al., 2016). Den enda observation som gjordes av något som skilde sig signifikant från en typisk dinoflagellatzoospore var en stor elektrontransparent zon i den kaudala delen av cellen.

Variationer

I flera studier har observationer antytt att det sekundära schizontstadiet saknas hos vissa värdarter, och istället blir primära schizonter direkt sista generationens schizonter. (Gestal et al., 2006; Mori et al., 2007; I det fall där den sekundära schizonten saknas, bildas ingen rosace eller sladd. I andra fall omvandlas frigjorda schizonter direkt till zoosporer inom tio minuter efter frisättning, och ingen zoosporangiumbildning observerades (Mori et al., 2007).

Sätt av parasitism

År 1994 föreslog Pedersen och Koie att Ichtyodinium spreds till vuxen torsk och piggvar från deras bentiska bytesdjur och sedan spreds till nästa generation genom deras könsceller. Det finns dock överväldigande bevis som motbevisar detta och istället tyder på att parasiten kan infektera fiskvärdens ägg lateralt från vattnet.

Bevis tyder på att Icthyodinium infekterar värdfiskägg lateralt från vattnet. (Mori et al., 2007; Även om penetrationssättet ännu inte har observerats, finns det inga detekterbara tecken på penetration på ytan av det infekterade ägget. Det har föreslagits att parasiterna kan komma in i värdägget genom hålet avsedd för spermiepenetration efter befruktning innan hålet kan stängas helt. I en studie upptäcktes primordiala schizonter i makrillägg redan innan blastoporen stängdes. Efter ett utbrott av gulfenad tonfisk på Bali, Indonesien, fann en undersökning rRNA:n sekvens av Ichthyodinium sp. i de befruktade äggen, larverna och uppfödningsvattnet, men inte i könskörtlarna hos föräldrafisken eller i fisken som användes som foder för tonfisken. En ytterligare undersökning visade att om de nyligen lekta äggen omedelbart överförs till behållare med steriliserat havsvatten, skulle de inte bli infekterade. Men om äggen lämnades i uppfödningsvattnet i en timme eller längre efter leken, skulle de bli infekterade. På liknande sätt, i Japan, utbrott av Ichthyodinium sp . i leopard korall grouper har visat sig kunna undvikas om de befruktade äggen inkuberas i sterilt, oxidantbehandlat havsvatten (Mori et al., 2007). Sannolikheten för upptäckt av parasitinfektion i sardinägg ökar signifikant med äggets ålder (Stratoudakis et al., 2000). Infekterade ägg har observerats med högst tre parasiter. De flesta studier som har följt utvecklingen av värdembryot efter kläckning har rapporterat att alla, eller nästan alla, kläckta larver har dött efter att gulesäcken spruckit när parasiterna släpps ut i vattnet. Gestal et al., 2006; Shadrin et al., 2010)

Identifiering

Infekterade värdlarver kommer att utveckla en ogenomskinlig färg på gulesäcken på grund av att de är fulla av parasiter. Gulesäcken hos infekterade larver blir allt mer fylld med mörka parasitceller allt eftersom utvecklingen fortskrider (Skovgaard et al., 2009). De flesta ägg kommer att infekteras inom två timmar efter leken. En till två timmar efter leken kan parasitgenomet detekteras i värdägg genom PCR-analys. Efter åtta timmar efter leken börjar parasiterna att bli detekterbara med ljusmikroskopi. I detta skede är parasiter i allmänhet 13-15 μm i diameter. Två timmar efter att de släppts från värden börjar parasiter simma med sina två flageller. Den tvärgående flagellen är ungefär dubbelt så lång som den längsgående flagellen, men båda är cirka 300 nm i tjocklek (Skovgaard et al., 2009). I detta skede är de mellan 20 och 24 μm i diameter. Att ta ett tvärsnitt av flagellan visar att båda flagellära tvärsnitten är jämna och sfäriska, till skillnad från typiska dinokaryot dinoflagellatceller, som har flagellär dimorfism (Skovgaard et al., 2009). I typiska dinokaryota dinoflagellatceller är det tvärgående flagellumet bandliknande och axonemet löper längs flagellans längre, yttre kant, och en kontraktil fiber löper längs den kortare, inre kanten, medan den andra flagellen är sfärisk och slät i tvärsnittet (Skovgaard et al., 2009). Cingulum är synligt i både ljusmikroskopi och svepelektronmikroskopi (SEM) (Skovgaard et al., 2009). När man tittar på den dorsala sidan av cellen delar cingulum cellen i två lika delar, hyposomen och episomen (Skovgaard et al., 2009). Men när man tittar på den vänstra sidovyn av cellen, verkar hyposomen dubbelt så stor som episomen (Skovgaard et al., 2009). Sulcus kan ses som en grund fördjupning i SEM-bilder av vissa celler (Skovgaard et al., 2009). Den sträcker sig ventralt från platsen för införandet av det längsgående flagellumet på den apikala änden av cellen till den bakre änden av cellen (Skovgaard et al., 2009). Det svaga utseendet på cingulum och sulcus gör också morfologin hos Ichthyodinium sp. skiljer sig från typiska dinoflagellater, som tenderar att ha en mer uttalad cingulum och sulcus (Skovgaard et al., 2009). I en studie från 2009 hittades inga mastigonemes på flagellerna hos de asymmetriska I. chabelardi-zoosporerna (Skovgaard et al., 2009). Detta motsäger observationer från 2006, där mastigonemer rapporterades på bakre flagellum hos sfäriska zoosporer (Gestal et al., 2006). Det är möjligt att denna avvikelse är resultatet av att de två olika celltyperna har flageller med olika morfologi, eller resultatet av att flagellerna i 2009 års studie skadades under fixering (Skovgaard et al., 2009).

Ekonomisk betydelse

Ichthyodinium sp. har rapporterats i ett stort antal fenfiskarter i Europa och Asien. Några av dessa, såsom blåfenad tonfisk, gulfenad tonfisk, makrill och torsk, är av stor ekonomisk betydelse (Pedersen och Koie, 1994; Skovgaard et al., 2009). Den årliga fångsten av japansk pilchard (Sardinops melanostictus) har minskat snabbt sedan 1989, och Ichthyodinium sp. kan spela en roll i detta. År 2000 uppskattades det att om sardinägg infekterade med I. chabelardi upplevde 100 % dödlighet, så skulle detta ungefär matcha de rapporterade frekvenserna för den genomsnittliga dagliga dödligheten för sardinägg och tidiga larver (Stratoudakis et al., 2000). Detta tyder på att Ichthyodinium sp. kan spela en betydande roll för att kontrollera populationer av vissa fenfiskarter i det vilda. Ichthyodinium sp. har också dokumenterats som ett problem i vissa fiskodlingar (Mori et al., 2007;. År 2005 upplevde en semi-sluten systemtank med gulfenad tonfisk på Bali, Indonesien avsevärda förluster på grund av larvdöd. Larvernas gulesäckar observerades vara helt fyllda med parasiter, vilket fick dem att brista och döda de nykläckta larverna.En fylogenetisk analys av parasitens SSU rRNA-sekvens visade att det var Ichthyodinium sp.

En flerårig studie utförd i Nha Trang Bay, Vietnam fann en oroande trend med snabbt ökande prevalens av infekterade ägg och larver (Shadrin et al., 2010). Prevalensen av infektion 1993 uppskattades till högst 1 % av ägg och larver som samlades in (Shadrin et al., 2010). I slutet av 1990-talet rapporterades det dock att en stor andel av äggen och larverna som samlades in i de flesta prover var infekterade (Shadrin et al., 2010). År 2006 registrerades att 98,6 % av ägg och larver var infekterade i närliggande Cam Ranh Bay (Shadrin et al., 2010). Prover som tagits i närliggande Van Phuong Bay och Phy Quoc Island 2006 och 2008 visade också höga infektionsfrekvenser, mellan 29,3 och 59,4 % (Shadrin et al., 2010). Det har antagits att eftersom globala klimatförändringar leder till stigande havstemperaturer, kan räckvidden för många generalistarter, såsom I. chabelardi , expandera. De stigande havstemperaturerna kan också öka infektionshastigheten för värdarter. Tillsammans kan dessa faktorer leda till drastiska ökningar av förluster inom den kommersiella fiskeindustrin om fisktankar och omgivande havsvatten inte övervakas ordentligt, och lämpliga åtgärder vidtas för att förhindra infektion av lekta ägg av Ichthyodinium sp.

Ekologi

Medan Ichthyodinium sp. var den misstänkte boven till parasiterade torsk- och piggvarlarver som hittades utanför Danmarks kust (Pedersen et al., 1994; den har med säkerhet identifierats endast i varma tempererade och tropiska vatten (Skovgaard et al., 2009). I en studie Under 2003 togs prover av makrillägg från 59 platser som sträcker sig från Cape Finisterra, Spanien (43oN) till Yttre Hebriderna, Storbritannien (57oN). Ägg innehållande I. chabelardi hittades från 43,4oN till 53,8oN, med en negativ latitudinell trend i andelen ägg vid varje station som parasiterades.I den sydligaste kvartilen av proverna fanns en medelinfektionsfrekvens på 54 %, medan den i den nordligaste kvartilen var medelinfektionsfrekvensen endast 9 %. Detta tyder på att I. chabelardi är mest utbredd i varmare vatten, närmare ekvatorn Prover av fiskägg och larver runt Vietnam mellan 2004 och 2008 visade höga infektionsfrekvenser (29,3 - 98,6%) i de södra proverna, men inga infekterade ägg alls hittades i de norra proverna (Shadrin et al., 2010). En årslång undersökning av sardiner från Adriatiska havet 1990 fann I. chabelardi närvarande i varje månad som lekte sardinägg (Dulcic, 1998). Infektionsfrekvensen varierade avsevärt från månad till månad, där de kallare månaderna hade högre infektionsfrekvens och de varmare månaderna hade lägre infektionsfrekvens (Dulcic, 1998). December (50 %) och januari (48,2 %) hade de högsta infektionsfrekvenserna, medan maj (6,8 %) och september (2,6 %) hade de lägsta infektionsfrekvenserna (Dulcic, 1998). Inga sardinägg lekte i juni, juli eller augusti, så inga infektionsfrekvenser kunde tas (Dulcic, 1998).

Rapporterade värdarter

Blåfenad tonfisk ( Thunnus thynnus ): Identifierad i blåfenad tonfisk i Japan 2004.
Bogue ( Boops boops ): Identifierad i falska ägg utanför Portugals kust (Skovgaard et al., 2009).
Bristlemouth ( Mourolicus vimpel ): (Hollande och Cachon, 1952;
Torsk ( Gadus morhua ) * Misstänkt: Torskägg som samlats utanför Danmarks kust visade sig vara infekterade med en protistanparasit som antogs vara I. chabelardi med frekvenser mellan 14 och 88 % (Pedersen och Koie, 1994). Parasiter hittades i åtminstone några ägg av alla åtta partier som samlades in (Pedersen och Koie, 1994).
Europeisk pilchard ( Sardina pilchardus ): I. chabelardi identifierades först i sardiner från Medelhavet av Hollande och Cachon 1952. (Hollande & Cachon, 1952; 1997 och 1999 provtogs sardinägg utanför Portugals kust, och cirka 30 stycken % av dem visade sig vara infekterade med I. chabelardi (Stratoudakis et al., 2000).
Förgylld havsruda ( Sparus aurata ): (Marinaro, 1971;
Leopard Coral Grouper ( Plectropomus leopardus ): Massdödlighetshändelser för Leopard Coral Grouper runt Okinawa, Japan orsakade av en okänd parasit har rapporterats upprepade gånger sedan 1990 (Mori et al., 2007). Baserat på en analys av parasitens infektionssätt, utveckling och SSU rDNA-sekvens, identifierades den okända parasiten som Ichthyodinium sp. (Mori et al., 2007).
Makrill ( Scomber scombrus ): 1998 samlades 59 prover av makrillägg, totalt 2 409 ägg, i nordöstra Atlanten och kontrollerades för parasitism av I. chabelardi . Av dessa visade sig 1 099 ägg (46 %) vara infekterade. Trettio-nio (66%) av uppsamlingsstationerna hade minst ett parasiterat ägg.
Piggvar ( Scopththalmus maximus ) * Misstänkt: Piggvarägg som samlats in utanför Danmarks kust visade sig vara infekterade med en protistanparasit som antogs vara I. chabelardi (Pedersen och Koie, 1994;
Gulfenad tonfisk ( Thunnas albacares ): 2005 tillskrevs larvdöd av gulfenad tonfisk i en halvsluten systemtank på Bali, Indonesien, till Ichthyodinium sp.

Geografisk fördelning

Den fullständiga globala distributionen av Ichthyodinium sp. är för närvarande okänd (Gleasen et al., 2019). Bland generella undersökningar som utförts för att prova dinoflagellat-arter saknades data för Ichthyodinium sp. har samlats in på de flesta platser (Gleasen et al., 2019). Fler undersökningar av Ichthyodinium sp., tagna på bredare intervall, behövs för att få ett bättre grepp om dess verkliga utbredning (Gleasen et al., 2019).

Ichthyodinium sp. har hittills registrerats i vattnen i Algeriet (Holland och Cachon, 1952), Kroatien (Dulcic, 1998), Danmark (Pedersen och Koie, 1994), Indonesien, Japan (Mori et al., 2007), Portugal (Stratoudakis et al. al., 2000; Skovgaard et al., 2009), Spanien, Storbritannien och Vietnam (Shadrin et al., 2010).