Бактериальные сообщества реки Селенги, ее притоков и Селенгинского мелководья в летний период 2021 года
- Авторы: Захаренко А.С.1, Томберг И.В.1, Букин С.В.1, Блинов В.В.1, Земская Т.И.1
-
Учреждения:
- Лимнологический институт СО РАН
- Выпуск: Том 93, № 6 (2024)
- Страницы: 849-863
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/0026-3656/article/view/655065
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365624060146
- ID: 655065
Цитировать
Аннотация
Получены первые данные о разнообразии и структуре бактериальных соо бществ в реке Селенге, ее притоках и придельтовой акватории (Селенгинское мелководье) в летний многоводный период 2021 г. На российской части реки Селенги вниз по течению выявлена тенденция постепенного уменьшения химических показателей (щелочности, минерализации, концентраций сульфат- и хлорид-ионов). Как и ранее, химический состав вод реки Селенги определялся водностью и антропогенной нагрузкой, тогда как влияние вод притоков было локальным. На расстоянии 1 км от устьев в зоне смешения речной воды с озерной химический состав и таксономическая структура бактериальных сообществ были близки отмечаемым в пелагиали озера Байкал. Во всех проанализированных библиотеках гена 16S рРНК выявлено 9 общих фил бактерий с преобладанием представителей Pseudomonadota (51.71–76.83%) в речных сообществах и Actinomycetota – (17.28–66.32%) в сообществах Селенгинского мелководья. Наиболее значительные различия таксономического состава бактериальных сообществ отмечены на уровне рода. Предположено существование на всем протяжении реки Селенги устойчивого бактериального сообщества, основными представителями которого являются бактерии родов Limnohabitans, Pseudarcicella, Rhodoluna и Polynucleobacter, доминирующие и в малых реках Южного Байкала. Сравнительный анализ разнообразия сообществ притоков не выявил существенного влияния на микробиомы реки Селенги и озера Байкал: в литорали и пелагиали озера выявлены лишь некоторые речные бактериальные таксоны.
Полный текст

Об авторах
А. С. Захаренко
Лимнологический институт СО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: zakharenko@lin.irk.ru
Россия, Иркутск, 664033
И. В. Томберг
Лимнологический институт СО РАН
Email: zakharenko@lin.irk.ru
Россия, Иркутск, 664033
С. В. Букин
Лимнологический институт СО РАН
Email: zakharenko@lin.irk.ru
Россия, Иркутск, 664033
В. В. Блинов
Лимнологический институт СО РАН
Email: zakharenko@lin.irk.ru
Россия, Иркутск, 664033
Т. И. Земская
Лимнологический институт СО РАН
Email: zakharenko@lin.irk.ru
Россия, Иркутск, 664033
Список литературы
- Атлас Байкала. Под ред. Галазия Г. И. М: Роскартография, 1993. 160 с.
- Барам Г. И., Верещагин А. Л., Голобокова Л. П. Применение микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектированием для определения анионов в объектах окружающей среды // Журнал аналитической химии. 1999. Т. 54. С. 962–965.
- Блинов В. В., Гранин Н. Г., Гнатовский Р. Ю., Жданов А. А., Римкус С. Определение водных масс в озере Байкал методом T,S-анализа // География и природ. ресурсы. 2006. № 2. С. 63–69.
- Вотинцев К. К., Глазунов И. В., Толмачева А. П. Гидрохимия рек бассейна озера Байкал. М.: Наука, 1965. 492 с.
- Гармаев Е. Ж., Христофоров А. В. Водные ресурсы рек бассейна озера Байкал: основы их использования и охраны. Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”, 2010. 231 с.
- Государственный доклад “О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2017 году”. Иркутск: АНО “КЦ Эксперт”, 2018. 340 с.
- Дельта реки Селенги – естественный биофильтр и индикатор состояния озера Байкал. Под ред. Тулохонова А. К., Плюснина А. М. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 314 с.
- Домышева В. М., Сороковикова Л. М., Синюкович В. Н., Онищук Н. А., Сакирко М. В., Томберг И. В., Жученко Н. А., Голобокова Л. П., Ходжер Т. В. Ионный состав воды озера Байкал, его притоков и истока реки Ангара в современный период // Метеорология и гидрология. 2019. № 10. С. 77–86.
- Domysheva V. M., Sorokovikova L. M., Sinyukovich V. N., Onishchuk N. A., Sakirko M. V., Tomberg I. V., Zhuchenko N. A., Golobokova L. P., Khodzher T. V. Ionic composition of water in Lake Baikal, its tributaries, and the Angara River source during the modern period // Russ. Meteorol. Hydrol. 2019. V . 44. P. 687–694.
- Захаренко А. С., Томберг И. В., Суслова М. Ю., Букин С. В., Блинов В. В., Земская Т. И. Структура бактериальных сообществ в зоне впадения реки Селенги в озеро Байкал // Водные ресурсы. 2024. В печати.
- Зомонова Э. М., Гомбоев Б. О., Зандакова А. Б. Моделирование переноса загрязняющих веществ по реке Селенге на территории Монголии и России // Водное хозяйство России. 2014. № 6. C4–21.
- Иванов В. В., Каратаев В. Н., Лабутина И. А. Морфология и динамика дельты р. Селенги // Вест. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2007. № 4. С. 48–54.
- Иванова О. И. Анализ составляющи х водного баланса речных бассейнов в период формирования дождевых паводков рек Селенга и Онон // Общество. Среда. Развитие. 2021. № 1. С. 127–139.
- Ковадло А. С., Дрюккер В. В. Изучение бактериопланктона реки Селенги и оценка качества вод по микробиологическим показателям // Известия ИГУ. Серия “Науки о земле”. 2010. Т. 3. № 2. С. 80–87.
- Максименко С. Ю., Земская Т. И., Павлова О. Н., Иванов В. Г., Бурюхаев С. П. Микробное сообщество водной толщи на биогеохимическом барьере “река Селенга‒озеро Байкал” // Микробиология. 2008. Т. 77. С. 660–667.
- Maksimenko S.Yu., Zemskaya T. I., Pavlova O. N., Ivanov V. G., Buryukhaev S. P. Microbial community of the water column of the Selenga River-Lake Baikal biogeochemical barrier // Microbiology (Moscow). 2008. V. 77. P. 587–594.
- Максименко С. Ю., Иванов В. Г., Бурюхаев С. П., Шимараев М. Н., Земская Т. И. Структура микробных сообществ в зоне впадения р. Верхняя Ангара в оз. Байкал // Гидробиол. журнал. 2012. Т. 48. № 2. С. 55–68.
- Maksimenko S.Yu., Ivanov V. G., Buryukhayev S. P., Shimarayev M. N., Zemskaya T. I. Structure of microbial communities in the zone of emptying the upper Angara River into Lake Baikal // Hydrobiol. J . 2012. V. 48. № 4. P. 53–65.
- Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Под ред. Боевой Л. В. Ростов-на-Дону: НОК, 2009. 1045 с.
- Синюкович В. М., Сороковикова Л. М., Томберг И. В., Тулохонов А. К. Изменение климата и химический сток реки Селенги // ДАН (Науки о земле). 2010. Т. 433. С. 817–821.
- Сороковикова Л. М., Авдеев В. В. Первичная продукция и деструкция органического вещества р. Селенги // Водные ресурсы. 1992. № 5. С. 163–165.
- Сороковикова Л. М., Поповская Г. И., Томберг И. В., Синюкович В. Н., Кравченко О. С., Маринайте И. И., Башенхаева Н. В. , Ходжер Т. В. Качество воды р. Селенга на границе с Монголией в начале XXI в // Метеорология и гидрология. 2013. № 2. С. 93–103.
- Sorokovikova L. M., Popovskaya G. I., Tomberg I. V., Sinyukovich V. N., Kravchenko O. S., Marinaite I. I., Bashenkhaeva N. V., Khodzher T. V. The Selenga River water quality on the border with Mongolia at the beginning of the 21st century // Russ. Meteorol. Hydrol. 2013. V . 38. P. 126–133.
- Сороковикова Л. М., Синюкович В. Н., Дрюккер В. В., Потемкина Т. Г., Нецветаева О. Г., Афанасьев В. А. Экологические особенности р. Селенги в условиях наводнения // География и природ. ресурсы. 1995. № 4. С. 64–71.
- Сороковикова Л. М., Синюкович В. Н., Нецветаева О. Г. , Томберг И. В., Сезько Н. П. Поступление сульфатов и азота в озеро Байкал с водами его притоков // География и природ. ресурсы. 2009. № 1. С. 61–65.
- Суслова М. Ю., Пестунова О. С., Парфенова В. В. Оценка качества вод.р. Селенги и ее дельты по санитарно-микробиологическим показателям // Гидробиол. журнал. 2017. Т. 53. № 1. С. 74–84.
- Suslova M.Yu., Pestunova O. S., Parfenova V. V. Water quality assessment in the Selenga River and its delta in terms of sanitary and microbiological indices // Hydrobiol. J. 2017. V. 53. № 3. P . 70–81.
- Томберг И. В., Синюкович В. Н., Сороковикова Л. М., Раднаева Л. Д., Павлов И. А., Ширеторова В. Г., Чернышов М. С., Тулохонов А. К. Особенности химического состава вод реки Селенги в период зимней межени 2017–2018 года // География и природ. ресурсы. 2020. Т. 41. № 3. С. 81–88.
- Томберг И. В., Сороковикова Л. М., Поповская Г. И. , Башенхаева Н. В., Синюкович В. Н., Иванов В. Г. Динамика концентраций биогенных элементов и фитопланктона в устье р. Селенги и на Селенгинском мелководье (оз. Байкал) // Водные ресурсы. 2014. Т. 41. С. 596–605.
- Tomberg I. V., Sorokovikova L. M., Popovskaya G. I., Bashenkhaeva N. V., Sinyukovich V. N., Ivanov V. G. Concentration dynamics of biogenic elements and phytoplankton at Selenga R. Mouth and in Selenga Shallows (Lake Baikal) // Water Resources. 2014. V. 41. P . 687–696.
- Томберг И. В., Сороковикова Л. М., Синюкович В. Н., Погодаева Т. В. Сток ионов в дельте р. Селенги в условиях малой водности // Метеорология и гидрология. 2006. № 12. С. 87–95.
- Чебыкин Е. П., Сороковикова Л. М., Томберг И. В., Воднева Е. Н., Рассказов С. В., Ходжер Т. В., Грачев М. А. Современное состояние вод р. Селенги на территории России по главным компонентам и следовым элементам // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. Т. 20. С. 613–631.
- Chebykin E. P., Sorokovikova L. M., Tomberg I. V., Rasskazov S. V., Khodzher T. V., Grachev M. A. Current state of the Selenga River waters in the russian territory concerning major components and trace elements // Chem. Sustain. Develop. 2012. V. 20. P. 561–580.
- Bagagnan S., Guérin-Rechdaoui S., Rocher V., Alphonse V., Moilleron R., Jusselme M. D. Spatial and temporal characteristics of microbial communities in the Seine River in the greater Paris area under anthropogenic perturbation // Heliyon. 2024. V. 10. I. 9. Art. e30614.
- Balmonte J. P., Arnosti C., Underwood S., McKee B.A., Teske A . Riverine bacterial communities reveal environmental disturbance signatures within the Betaproteobacteria and Verrucomicrobia // Front. Microbiol. 2016. V. 7. Art. 1441.
- Bashenkhaeva M., Yeletskaya Y., Tomberg I., Marchenkov A., Titova L., Galachyants Y. Free-living and particle-associated microbial communities of Lake Baikal differ by season and nutrient intake // Diversity. 2023. V. 15. Art. 572.
- Cabello-Yeves P.J., Zemskaya T. I., Zakharenko A. S., Sakirko M. V., Ivanov V. G., Ghai R., Rodriguez-Valera F. Microbiome of the deep Lake Baikal, a unique oxic bathypelagic habitat // Limnol. Oceanogr. 2020. V. 65. P. 1471–1488.
- Cavaco M. A., St Louis V. L., Engel K., St Pierre K. A., Schiff S. L., Stibal M., Neufeld J. D. Freshwater microbial community diversity in a rapidly changing High Arctic watershed // FEMS Microbiol. Ecol. 2019. V. 95. Art. fiz161.
- Chong J., Liu P., Zhou G., Xia J. Using MicrobiomeAnalyst for comprehensive statistical, functional, and meta-analysis of microbiome data // Nat. Protoc. 2020. V. 15. P. 799–821.
- Crump B. C., Hopkinson C. S., Sogin M. L., Hobbie J. E. Microbial biogeography along an estuarine salinity gradient: combined influences of bacterial growth and residence time // Appl. Environ. Microbiol. 2004. V. 70. P. 1494–1505.
- Doherty M., Yager P. L., Moran M. A., Coles V. J., Fortunato C. S., Krusche A. V., Medeiros P. M., Payet J. P., Richey J. E., Satinsky B. M., Sawakuchi H. O. , Ward N. D., Crump B. C. Bacterial biogeography across the amazon river-ocean continuum // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Art. 882.
- Douglas G. M., Maffei V. J., Zaneveld J. R., Yurgel S. N., Brown J. R., Taylor C. M., Huttenhower C., Morgan G. I. Lan-gillePICRUSt2 for prediction of metagenome functions // Nat. Biotechnol. 2020. V. 38. P. 685–688.
- Finneran K. T., Johnsen C. V., Lovley D. R. Rhodoferax ferrireducens sp. nov., a psychrotolerant, facultatively anaerobic bacterium that oxidizes acetate with the reduction of Fe(III) // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. V. 53. P. 669–673.
- Fortunato C., Herfort L., Zuber P., Baptista A. M., Crump B. C. Spatial variability overwhelms seasonal patterns in bacterioplankton communities across a river to ocean gradient // ISME J. 2012. V. 6. P. 554–563.
- Gómez-Consarnau L., Lindh M. V., Gasol J. M., Pinhassi J. Structuring of bacterioplankton communities by specific dissolved organic carbon compounds // Environ. Microbiol. 2012. V. 14. P. 2361–2378.
- Hahn M. W. Rhodoluna / / Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. New York: John Wiley & Sons, 2016. P. 1–9.
- Hooper D. U., Chapin F. S., Ewel J., Hector A., Inchausti P., Lavorel S., Lawton J. H., Lodge D., Loreau M., Naeem S., Schmid B., Setälä H., Symstad A. J., Vandermeer J., Wardle D. A. Effects of biodiversity on ecosystem functioning: a consensus of current knowledge // Ecol. Monogr. 2005. V. 75. P 3–35.
- Horsley R. W. The Heterotrophic, Nitrate-Reducing Bacterial Flora of Grasmere, English Lake District // J. Appl. Bacteriol. 1979. V. 46. P. 507–520.
- Jezberová J., Jezbera J., Brandt U., Lindström E. S., Langenheder S., Hahn M. W. Ubiquity of Polynucleobacter necessarius ssp. asymbioticus in lentic freshwater habitats of a heterogenous 2000 km 2 area // Environ. Microbiol. 2010. V. 12. P. 658–669.
- Jin C.-Z., Zhuo Y., Wu X., Ko S.-R., Li T., Jin F.-J., Ahn C.-Y., Oh H.-M., Lee H.-G., Jin L. Genomic and metabolic insights into denitrification, sulfur oxidation, and multidrug efflux pump mechanisms in the bacterium Rhodoferax sediminis sp. nov. // Microorganisms. 2020. V. 8. Art. 262.
- Kämpfer P., Busse H. J., Longaric I., Rosselló-Móra R., Galatis H., Lodders N. Pseudarcicella hirudinis gen. nov., sp. nov., isolated from the skin of the medical leech hirudo medicinalis // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2012. V. 62. P. 2247–2251.
- Kanehisa M., Goto S. KEGG: Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes // Nucleic Acids Res. 2000. V. 28. P. 27–30.
- Kolmakova O. V., Gladyshev M. I., Rozanov A. S., Peltek S. E., Trusova M. Y. Spatial biodiversity of bacteria along the largest Arctic River determined by next-generation sequencing // FEMS Microbiol. Ecol. 2014. V. 89. P. 442–450.
- Kozich J. J., Westcott S. L., Baxter N. T., Highlander S. K., Schloss P. D. Development of a dual-index sequencing strategy and curation pipeline for analyzing amplicon sequence data on the MiSeq Illumina sequencing platform // Appl. Environ. Microbiol. 2013. V. 79. P. 5112–5120.
- Liška I., Wagner F., Slobodnik J. Joint Danube Survey 2. Final Scientific Report. International Commission for the Protection of the Danube River, Vienna. 2008. 242 p.
- Mai Y.-Z., Lai Z.-N., Li X.-H., Peng S.-Y., Wang C. Structural and functional shifts of bacterioplanktonic communities associated with spatiotemporal gradients in river outlets of the subtropical Pearl River Estuary, South China // Mar. Pollut. Bull. 2018. V. 136. P. 309–321.
- Mohiuddin M. M., Botts S. R., Paschos A., Schellhorn H. E. Temporal and spatial changes in bacterial diversity in mixed use watersheds of the Great Lakes region // J. Great Lakes Res. 2019. V. 45. P. 109–118.
- Nakatsu C. H., Byappanahalli M. N., Nevers M. B. Bacterial community 16S rRNA gene sequencing characterizes riverine microbial impact on Lake Michigan // Front. Microbiol. 2019. V. 10. Art. 996.
- Newton R. J., Jones S. E., Eiler A., McMahon K.D., Bertilsson S. A guide to the natural history of freshwater lake bacteria // Microbiol. Mol. Boil. Rev. 2011. V. 75. P. 14–49.
- O’Brien L., Siboni N., Seymour J. R., Balzer M., Mitrovic S. Tributary inflows to a regulated river influence bacterial communities and increase bacterial carbon assimilation // Microb. Ecol. 2023. V. 86. P. 2642–2654.
- Payne J. T., Millar J. J., Jackson C. R., Ochs C. A. Patterns of variation in diversity of the Mississippi river microbiome over 1,300 kilometers // PLoS One. 2017. V. 12. Art. e0174890.
- R Core Team. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2022. http://www.r-project.org/index.html
- Read D. S., Gweon H. S., Bowes M. J., Newbold L. K., Field D., Bailey M. J., Griffiths R. I. Catchment‐scale biogeography of riverine bacterioplankton // ISME J. 2015. V. 9. P. 516–526.
- RStudio Team. RStudio: Integrated Development for R. RStudio, PBC, Boston, MA. 2022. http://www.rstudio.com/
- Ruiz-González C., Niño-García J.P., Giorgio P. A. Terrestrial origin of bacterial communities in complex boreal freshwater networks // Ecol. Lett. 2015. V. 18. P. 1198–1206.
- Sahm K., John P., Nacke H., Wemheuer B., Grote R., Daniel R., Antranikian G. High abundance of heterotrophic prokaryotes in hydrothermal springs of the Azores as revealed by a network of 16S rRNA gene-based methods // Extremophiles. 2013. V. 17. P. 649–662.
- Sambrook J., Fritsch E. F., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual, 2 nd edn. New York: Cold Spring Harbor, 1989. 1546 p.
- Savio D., Sinclair L., Ijaz U. Z., Parajka J., Reischer G. H., Stadler P., Blaschke A. P., Blöschl G., Mach R. L., Kirschner A. K.T., Farnleitner A. H., Eiler A. River bacterioplankton diversity. Bacterial diversity along a 2600 km river continuum // Environ. Microbiol. 2015. V. 17. P. 4994–5007.
- Sinsabaugh R. L., Findlay S. E.G. Dissolved organic matter: out of the black box into the mainstream // Aquatic ecosystems: inter activity of dissolved organic matter / Eds. Findlay S. E.G., Sinsabaugh R. L. Elsevier, San Diego, CA, 2003. P. 479–498.
- Shao Q., Lin Z., Zhou C., Zhu P., Yan X. Succession of bacterioplankton communities over complete Gymnodinium -diatom bloom cycles // Sci. Total. Environ. 2020. V. 709. Art. 135951.
- Smith V. H. Microbial diversity – productivity relationships in aquatic ecosystems // FEMS Microbiol. Ecol. 2007. V. 62. P. 181–186.
- Sorokovikova L. M., Popovskaya G. I., Belykh O. I., Tomberg I. V., Maksimenko S.Yu., Bashenkhaeva N. V., Ivanov V. G., Zemskaya T. I. Plankton composition and water chemistry in the mixing zone of the Selenga River with Lake Baikal // Hydrobiologia. 2012. V. 695. P. 329–341.
- Staley C., Unno T., Gould T., Jarvis B., Phillips J., Cotner J., Sadowsky M. Application of Illumina next-generation sequencing to characterize the bacterial community of the Upper Mississippi River // J. Appl. Microbiol. 2013. V. 115. P. 1147–1158.
- Watanabe K., Komatsu N., Ishii Y., Negishi M. Effective isolation of bacterioplankton genus Polynucleobacter from freshwater environments grown on photochemically degraded dissolved organic matter // FEMS Microbiol. Ecol. 2009. V. 67. P. 57–68.
- Wetzel R. G., Likens G. E. Limnological analyses. New York: Springer-Verlag, 2000. 429 p.
- Xie G., Tang X., Shao K., Zhu G., Gao G. Bacterial diversity, community composition and metabolic function in Lake Tianmuhu and its dammed river: effects of domestic wastewater and damming // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021. V. 213. Art. 112069.
- Yang Y., Li S., Gao Y., Chen Y., Zhan A. Environment-driven geographical distribution of bacterial communities and identification of indicator taxa in Songhua River // Ecol. Indic. 2019. V. 101. P. 62–70.
- Zakharenko A. S., Galachyants Y. P., Morozov I. V., Shubenkova O. V., Morozov A. A., Ivanov V. G., Pimenov N. V., Krasnopeev A. Y., Zemskaya T. I. Bacterial communities in areas of oil and methane seeps in pelagic of Lake Baikal // Microb. Ecol. 2019. V. 78. P. 269–285.
- Zeglin L. H. Stream microbial diversity in response to environmental changes: review and synthesis of existing research // Front. Microbiol. 2015. V. 6. Art. 454.
- Zemskaya T. I., Bukin S. V., Bukin Y. S., Chernitsina S. M., Pogodaeva T. V., Rusanov I. I., Shubenkova O. V., Zakharenko A. S. , Pimenov N. V. Taxonomic diversity and metabolic activity of microbial communities in rivers and estuarine waters of Southern Baikal in summer // J. Great Lakes Res. 2022. V. 48. P. 125–142.
- Zemskaya T. I., Bukin S. V., Zakharenko A. S., Chernitsyna C. M., Shubenkova O. V. Microbial communities in the estuarine water areas of the rivers in the southeastern part of Lake Baikal // Limnol. Freshwat. Biol. 2019. V. 4. P. 259–265.
- Zhao M. M., Wang S.-m., Chen Y.-p., Wu J.-h., Xue L.-g., Fan T. T. Pollution status of the Yellow River tributaries in middle and lower reaches // Sci. Total Environ. 2020. V. 722. Art. 137861.
Дополнительные файлы
