Планктонные микробные сообщества термокарстовых озер Центральной Якутии демонстрируют высокое разнообразие некультивируемых прокариот с неохарактеризованными функциями

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Термокарстовые (аласные) озера Центральной Якутии имеют важное климатическое и хозяйственное значение, но сведения о микробных сообществах и микробных процессах в этих озерах в настоящее время практически отсутствуют. В данной работе охарактеризованы гидрохимические особенности и представлен первичный анализ разнообразия планктонных микробных сообществ трех аласных озер Центральной Якутии — Тюнгюлю, Табы и Харыялах. Показано, что по физико-химическому составу вод исследованные озера являются довольно типичными для этого региона, имеют повышенную щелочность и трофность, но по микробиологическим параметрам различаются между собой. В исследованных планктонных сообществах преобладали хемогетеротрофные прокариоты, однако значительная доля последовательностей гена 16S рРНК принадлежала некультивируемым микроорганизмам, функциональный потенциал которых пока неизвестен.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. С. Самылина

Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Москва, 117312

О. И. Габышева

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН — обособленное подразделение ФИЦ “Якутский научный центр СО РАН”

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Якутск, 677980

В. А. Габышев

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН — обособленное подразделение ФИЦ “Якутский научный центр СО РАН”

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Якутск, 677980

В. В. Кадников

Институт биоинженерии им. К.Г. Скрябина, ФИЦ Биотехнологии РАН

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Москва, 117312

А. В. Белецкий

Институт биоинженерии им. К.Г. Скрябина, ФИЦ Биотехнологии РАН

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Москва, 117312

А. И. Косякова

Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Москва, 117312

А. Ю. Каллистова

Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Москва, 117312

Н. В. Пименов

Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН

Email: olga.samylina@gmail.com
Россия, Москва, 117312

Список литературы

  1. Аржакова С.К., Жирков И.И., Кусатов К.И., Андросов И.М. Реки и озера Якутии: краткий справочник. Якутск: Бичик, 2007. 176 с.
  2. Босиков Н.П. Эволюция аласов Центральной Якутии. Якутск: ИМЗ СО РАН, 1991. 128 с.
  3. Китаев С.П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 395 с.
  4. Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 540 с.
  5. Brown J., Ferrains O.J., Heginbottom J.A., Melnikov E.S. Circum-Arctic map of permafrost and ground-ice conditions // National Snow and Ice Data Center. 1997.
  6. https://doi.org/10.3133/cp45
  7. Desyatkin A.R., Fedorov P.P., Nikolaev A.N., Borisov B.Z., Desyatkin R.V. Methane emission during thermokarst lake flood in Central Yakutia // Vestnik of North-Eastern Federal University. 2016. № 2 (52). P. 5–14 (in Russian).
  8. Desyatkin A., Takakai F., Nikolaeva M. Landscape microzones within thermokarst depressions of Central Yakutia under present climatic conditions // Geosciences. 2018. V. 8. Art. 439.
  9. https://doi.org/10.3390/geosciences8120439
  10. Ghylin T.W., Garcia S.L., Moya F., Oyserman B.O., Schwientek P., Forest K.T., Mutschler J., Dwulit-Smith J., Chan L.K., Martinez-Garcia M., Sczyrba A., Stepanauskas R., Grossart H.P., Woyke T., Warnecke F., Malmstrom R., Bertilsson S., McMahon K.D. Comparative single-cell genomics reveals potential ecological niches for the freshwater acI Actinobacteria lineage // ISME J. 2014. V. 8. P. 2503–2516.
  11. https://doi.org/10.1038/ismej.2014.135
  12. Gruzdev E.V., Begmatov S.A., Beletsky A.V., Mardanov A.V., Ravin N.V., Kadnikov V.V. Structure and seasonal variability of groundwater microbial communities in the City of Moscow // Microbiology (Moscow). 2023. V. 92. P. 192–203.
  13. https://doi.org/10.1134/S0026261722603293
  14. Henson M.W., Lanclos V.C., Faircloth B. C. Thrash J.C. Cultivation and genomics of the first freshwater SAR11 (LD12) isolate // ISME J. 2018. V. 12. P. 1846–1860.
  15. https://doi.org/10.1038/s41396-018-0092-2
  16. Kallistova A.Yu., Kadnikov V.V., Savvichev A.S., Rusanov I.I., Dvornikov Yu.A., Leibman M.O., Khomutov A.V., Ravin N.V., Pimenov N.V. Comparative study of methanogenic pathways in the sediments of thermokarst and polygenetic Yamal lakes // Microbiology (Moscow). 2021. V. 90. P. 261–267.
  17. https://doi.org/10.1134/S0026261721020065
  18. Kallistova A.Yu., Kosyakova A.I., Rusanov I.I., Kadnikov V.V., Beletsky A.V., Koval’ D.D., Yusupov S.K., Zekker I., Pimenov N.V. Methane production in a temperate freshwater lake during an intense cyanobacterial bloom // Microbiology (Moscow). 2023. V. 92. P. 638‒649.
  19. https://doi.org/10.1134/S0026261723601586
  20. Kallistova A.Yu., Savvichev A.S., Rusanov I.I., Pimenov N.V. Thermokarst lakes, ecosystems with intense microbial processes of the methane cycle // Microbiology (Moscow). 2019. V. 88. P. 649–661.
  21. https://doi.org/10.1134/S0026261719060043
  22. Kasalický V., Jezbera J., Hahn M.W., Šimek K. The diversity of the Limnohabitans genus, an important group of freshwater bacterioplankton, by characterization of 35 isolated strains // PLoS One. 2013. V. 8. Art. e58209. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0058209
  23. Kopyrina L., Pshennikova E., Barinova S. Diversity and ecological characteristic of algae and cyanobacteria of thermokarst lakes in Yakutia (northeastern Russia) // Oceanol. Hydrobiol. Stud. 2020. V. 49. P. 99–122. https://doi.org/10.1515/ohs-2020-0010
  24. McAuliffe C.C. GC determination of solutes by multiple phase equilibrium // Chem. Technol. 1971. V. 1. P. 46–51.
  25. Negandhi K., Laurion I., Lovejoy C. Bacterial communities and greenhouse gas emissions of shallow ponds in the High Arctic // Polar Biol. 2014. V. 37. P. 1669–1683. https://doi.org/10.1007/s00300-014-1555-1
  26. Negandhi K., Laurion I., Lovejoy C. Temperature effects on net greenhouse gas production and bacterial communities in arctic thaw ponds // FEMS Microbiol. Ecol. 2016. V. 92. Art. fiw117.
  27. https://doi.org/10.1093/femsec/fiw117
  28. Obu J., Westermann S., Bartsch A., Berdnikov N., Christiansen H.H., Dashtseren A., Delaloye R., Elberling B., Etzelmüller B., Kholodov A., Khomutov A., Kääb A., Leibman M.O., Lewkowicz A.G., Panda S.K., Romanovsky V., Way R.G., Westergaard-Nielsen A., Wu T., Yamkhin J., Zou D. Northern hemisphere permafrost map based on TTOP modelling for 2000–2016 at 1 km2 scale // Earth Sci. Rev. 2019. V. 193. P. 299–316.
  29. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.023
  30. Rodrigues J.L., Duffy M.A., Tessier A.J., Ebert D., Mouton L., Schmidt T.M. Phylogenetic characterization and prevalence of “Spirobacillus cienkowskii,” a red-pigmented, spiral-shaped bacterial pathogen of freshwater Daphnia species // Appl. Environ. Microbiol. 2008. V. 74. P. 1575–1582. https://doi.org/10.1128/AEM.02438-07
  31. Savvichev A., Rusanov I., Dvornikov Y., Kadnikov V., Kallistova A., Veslopolova E., Chetverova A., Leibman M., Sigalevich P., Pimenov N., Ravin N., Khomutov A. The water column of the Yamal tundra lakes as a microbial filter preventing methane emission // Biogeosciences. 2021. V. 18. P. 2791–2807.
  32. https://doi.org/10.5194/bg-18-2791-2021
  33. Spring S., Wagner M., Schumann P., Kämpfer P. Malikia granosa gen. nov., sp. nov., a novel polyhydroxyalkanoate- and polyphosphate-accumulating bacterium isolated from activated sludge, and reclassification of Pseudomonas spinosa as Malikia spinosa comb. nov. // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2005. V. 55. P. 621–629. https://doi.org/10.1099/ijs.0.63356-0
  34. Suzuki R., Hiyama T., Strunin M., Ohata T., Koike T. Airborne observation of land surface by video camera and spectrometers around Yakutsk // Activity Report of GAME-Siberia 2000, GAME Publication 26. 2001. P. 61–64.
  35. Tsementzi D., Rodriguez-R L.M., Ruiz-Perez C.A., Meziti A., Hatt J.K., Konstantinidis K.T. Ecogenomic characterization of widespread, closely-related SAR11 clades of the freshwater genus “Candidatus Fonsibacter” and proposal of Ca. Fonsibacter lacus sp. nov. // Syst. Appl. Microbiol. 2019. V. 42. P. 495–505.
  36. https://doi.org/10.1016/j.syapm.2019.03.007
  37. Ulrich M., Matthes H., Schmidt J., Fedorov A.N., Schirrmeister L., Siegert C., Schneider B., Strauss J., Zielhofer C. Holocene thermokarst dynamics in Central Yakutia — A multi-core and robust grain-size endmember modeling approach // Quat. Sci. Rev. 2019. V. 218. P. 10‒33.
  38. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.06.010
  39. Ushnitskaya L.A., Gorodnichev R.M., Pestryakova L.A. Morphometric and hydrochemical characteristics of lakes in rural settlements Ust-Aldansky District (Central Yakutia) // Regional Geosystems. 2021. V. 45. № 2. P. 214–226 (in Russian). https://doi.org/10.52575/2712-7443-2021-45-2-214-226
  40. Wetzel R.G. Limnology: Lake and river ecosystems. San Diego: Acad. Press, 2001. 1006 p.
  41. Willems A., Busse J., Goor M., Pot B., Falsen E., Jantzen E., Hoste B., Gillis M., Kersters K., Auling G., De Ley J. Hydrogenophaga, a new genus of hydrogen-oxidizing bacteria that includes Hydrogenophaga flava comb. nov. (Formerly Pseudomonas flava), Hydrogenophaga palleronii (Formerly Pseudomonas palleronii), Hydrogenophaga pseudoflava (Formerly Pseudomonas pseudoflava and “Pseudomonas carboxydoflava”), and Hydrogenophaga taeniospiralis (Formerly Pseudomonas taeniospiralis) // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 1989. V. 39. P. 319–333.
  42. https://doi.org/10.1099/00207713-39-3-319
  43. Zhou S., Sun Y., Yu M., Shi Z., Zhang H., Peng R., Li Z., Cui J., Luo X. Linking shifts in bacterial community composition and function with changes in the dissolved organic matter pool in ice-covered Baiyangdian Lake, Northern China // Microorganisms. 2020. V. 8. Art. 883.
  44. https://doi.org/10.3390/microorganisms8060883

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Разнообразие планктонных микробных сообществ трех аласных озер Центральной Якутии на уровне филогенетических групп.

Скачать (148KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Количество общих и уникальных ОТЕ в планктонных сообществах трех аласных озер Центральной Якутии (диаграмма Венна).

Скачать (90KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024