DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2018.4(44).149575

МІКРОБНА РІЗНОМАНІТНІСТЬ ПРИБЕРЕЖНИХ ВОД ОДЕСЬКОЇ ЗАТОКИ ЧОРНОГО МОРЯ

Н. Ю. Васильєва, К. Д. Крилова, Й. Б. Кристофферсен, О. А. Дубровіна, В. О. Іваниця

Анотація


Метою дослідження було визначення біорізноманітності прокаріотної мікробіоти прибережної води Одеської затоки Чорного моря шляхом метагеномного аналізу. Методи. Проби морської води відбирали в районі гідробіологічної станції ОНУ імені І. І. Мечникова (46°26'28.2''N 30°46'20.0''E) з горизонту 100 см, фільтрували через 0,22 μm мембранні фільтри (Sartorius). Сумарну ДНК виділяли з зібраних мікроорганізмів за допомогою PowerWater DNA isolation kit (catalog no.14900-50-NF) згідно з інструкцією виробника (MO BioLaboratories). Для визначення мікробної різноманітності методами метагеномного аналізу використовували таргетне секвенування ділянки v4 гена 16S рРНК на платформі Illumina MiSeq. Отримані послідовності у форматі fastq аналізували в оболонці miniconda3 з послідовним використанням програм Fastqcv.0.11.2., Trimmomatic, Cutadapter, SPAdes, Centrifuge і Krona. Результати. В результаті метагеномного 16S рРНК аналізу в прибережних водах Одеської затоки було отримано 261197 анотованих послідовностей. Виявлено представників основних відділів домену Bacteria: Proteobacteria, Bacteroidetes, Cyanobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Verrucomicrobiota, Deferribacteres, Planctomycetes, Tenericutes, Aquificae, Deinococci, Thermotogae, Ignavibacteriales, Fibrobacteri. Найбільш поширеними відділами домену Bacteria є Proteobacteria (68,0%) і Bacteroidetes (19,0%). Серед відділу Proteobacteria переважають класи Gammaрroteobacteria (63,0%) і Alphaproteobacteria (31,0%). Показано присутність незначної кількості представників домену Archaea (менше 0,5%) класів Euryarchaeota, Thaumarchaeota, Crenarchaeota. Висновки. Порівняльний аналіз результатів, наведених і отриманих у попередніх дослідженнях біологічної різноманітності морської мікробіоти води Причорноморських лиманів і прибережних вод острова Зміїний дозволили визначити основні відмінності у їх складі. Показано, що здебільшого мікробіота морської води Одеської затоки як і Хаджибейського лиману та прибережної води острова Зміїний різноманітна і представлена в основному членами відділів Proteobacteria і Bacteroidetes, в той час як у Сухому і Дністровському лиманах переважають представники відділу Cyanobacteria.


Ключові слова


Одеська затока; Чорне море; морська вода; метагеномний 16S рРНК аналіз; мікробна біорізноманітність

Повний текст:

PDF

Посилання


Vorobeva LI. Arhei: uchebnoe posobie dlya vuzov.2007. Moskva:IKTs «Akademkniga». 447. – (in Russian).

Berg C, Listmann L, Vandieken V, et al. Chemoautotrophic growth of ammonia-oxidizing Thaumarchaeota enriched from a pelagic redox gradient in the Baltic Sea. Front. Microbiol. 2015;15(5):article 786. https://doi.org/10.3389/ fmicb.2014.00786

Bobrova O, Kristoffersen JB, Oulas A, Ivanytsia V. Metagenomic 16s rRNA investigation of microbial communities in the Black Sea estuaries in South-West of Ukraine. Acta Biochim Pol. 2016;63(2):315-319. doi: 10.18388/abp.2015_1145. Epub 2016 Feb 29.

Bobrova OE, Kristofferssen J, Ivanytsia VO. Metagenome 16S rRNA gene analysis of the Black Sea microbial diversity in the region of the Zmiiniy Island. Microbiology & Biotechnology. 2015;(2):6-19. doi: 10.18524/2307- 4663.2015.2(30).48066

Collins CP, Carlsson J, Rowcroft P, Tibbles B. Ecosystem status of the deep Black Sea, soft sediment, benthic community. Marine Policy. 2016;(73):216- 223. https://doi.org/10.1016/j.marpol.2016.07.016

Costantino V, Hiep VT, Lee JK. Fingerprinting Microbial Assemblages from the Oxic/Anoxic Chemocline of the Black Sea. Applied and environmental microbiology. 2003;69(11):6481–6488. doi: 10.1128/AEM.69.11.6481-6488.2003

DeLong EF, Preston CM, Mincer T, Rich V, Hallam SJ, Frigaard NU, et al. Community genomics among stratified microbial assemblages in the ocean’s interior. Science. 2006;(311):496-503. doi: 10.1126/science.1120250

Jannasch HW. Microbial processes in the Black Sea water column and top sediment: an overview. Black Sea oceanography. 1991 Kluwer Academic Publishers, Dordrecht,The Netherlands.– P. 271–286.

Kozich JJ, Westcott SL, Baxter NT, Highlander SK, Schloss PD. Development of a Dual-Index Sequencing Strategy and Curation Pipeline for Analyzing Amplicon Sequence Data on the MiSeq Illumina Sequencing Platform. Applied and Environmental Microbiology. 2013;(79):5112-5120. doi: 10.1128/ AEM.01043-13

Lloyd KG, Schreiber L, Petersen DG, et al., Predominant archaea in marine sediments degrade detrital proteins. Nature. 2013;(496):215-218. doi:10.1038/ nature12033

Ludwig AK, Henßge Uta, Glaeser J. Subfossil 16S rRNA Gene Sequences of Green Sulfur Bacteria in the Black Sea and Their Implications for Past Photic Zone Anoxia .Applied and Environmental Microbiology. 2008;74(3): 624-632. doi:10.1128/AEM.02137-07

Mirko Basen, Martin Krüger, Jana Milucka. Bacterial enzymes for dissimilatory sulfate reduction in a marine microbial mat (Black Sea) mediating anaerobic oxidation of methane. Environmental Microbiology. 2011;13(5):1370– 1379. doi:10.1111/j.1462-2920.2011.02443.x

Michaelis W, Seifert R, Nauhaus K. Microbial reefs in the Black Sea fueled by anaerobic oxidation of methane. Science.2002;(297):1013-1015 doi: 10.1126/science.1072502

Schauer R, Bienhold C, Ramette A, Harder J. Bacterial diversity and biogeography in deep-sea surface sediments of the South Atlantic Ocean. International Society for Microbial Ecology. 2010;(4):159-170. doi:10.1038/ ismej.2009.106

Takao Iino, Koji Mori, Yoshihito Uchino, et al., Ignavibacterium album gen. nov., sp. nov., a moderately thermophilic anaerobic bacterium isolated from microbial mats at a terrestrial hot spring and proposal of Ignavibacteria classis nov., for a novel lineage at the periphery of green sulfur bacteria. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2010;(60): 1376-1382. doi:10.1099/ ijs.0.012484-0

Thamdrup B, Rossello-Mora R, Amann R. Microbial Manganese and Sulfate Reduction in Black Sea Shelf Sediments. Applied and environmental microbiology. 2000;66(7): 2888-2897.

Todorova HN, Mironova SR, Karamfilov KV. Comparative molecular analysis of bacterial communities inhabiting pristine and polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons Black Sea coastal sediments. Marine Pollution Bulletin. 2014;(83):231-240. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.03.047


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Воробьева Л. И. Археи: учебное пособие для вузов. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 447 с.

2. Berg C., Listmann L., Vandieken V., et al. Chemoautotrophic growth of ammonia-oxidizing Thaumarchaeota enriched from a pelagic redox gradient in the Baltic Sea// Front. Microbiol. – 2015. – Vol. 15, № 5. – Article 786. https://doi. org/10.3389/fmicb.2014.00786

3. Bobrova O, Kristoffersen JB, Oulas A, Ivanytsia V. Metagenomic 16s rRNA investigation of microbial communities in the Black Sea estuaries in South-West of Ukraine// Acta Biochim Pol. 2016;63(2):315-9. doi: 10.18388/abp.2015_1145. Epub 2016 Feb 29.

4. Bobrova O. E., Kristofferssen J., Ivanytsia V. O. Metagenome 16S rRNA gene analysis of the Black Sea microbial diversity in the region of the Zmiiniy Island// Microbiology & Biotechnology. – 2015. – Vol. 2. – P. 6–9. doi: 10.18524/2307- 4663.2015.2(30).48066

5. Collins C. P., Carlsson J., Rowcroft P., Tibbles B. Ecosystem status of the deep Black Sea, soft sediment, benthic community//Marine Policy. – 2016. – Vol. 73. – P. 216–223. https://doi.org/10.1016/j.marpol.2016.07.016

6. Costantino V., Hiep V. T., Lee J. K. Fingerprinting Microbial Assemblages from the Oxic/Anoxic Chemocline of the Black Sea// Applied and environmental microbiology. – 2003. – Vol. 69, No. 11. – P. 6481–6488. doi: 10.1128/ AEM.69.11.6481-6488.2003

7. DeLong E. F, Preston C. M, Mincer T, Rich V, Hallam S. J, Frigaard N. U, et al. Community genomics among stratified microbial assemblages in the ocean’s interior. Science. 2006; 311: 496–503. doi: 10.1126/science.1120250

8. Jannasch HW. Microbial processes in the Black Sea water column and top sediment: an overview// Black Sea oceanography. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht,The Netherlands. – 1991. – P. 271–286.

9. 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 // Applied and Environmental Microbiology. – 2013. – V. 79, № 17. – P. 5112–5120. doi: 10.1128/AEM.01043-13

10. Lloyd K. G., Schreiber L., Petersen D. G. et al., Predominant archaea in marine sediments degrade detrital proteins // Nature. – 2013. – Vol. 496. – P. 215– 218 doi:10.1038/nature12033

11. Ludwig A. K., Henßge Uta, Glaeser J. Subfossil 16S rRNA Gene Sequences of Green Sulfur Bacteria in the Black Sea and Their Implications for Past Photic Zone Anoxia // Applied and Environmental Microbiology. – 2008. – Vol. 74, No.3. – P. 624–632. doi:10.1128/AEM.02137-07

12. Mirko Basen, Martin Krüger, Jana Milucka. Bacterial enzymes for dissimilatory sulfate reduction in a marine microbial mat (Black Sea) mediating anaerobic oxidation of methane// Environmental Microbiology. – 2011. – Vol. 13, No. 5. – P. 1370–1379. doi:10.1111/j.1462-2920.2011.02443.x

13. Michaelis W., Seifert R., Nauhaus K. Microbial reefs in the Black Sea fueled by anaerobic oxidation of methane//Science.–2002. – Vol. 297. – P. 1013– 1015 doi: 10.1126/science.1072502

14. Schauer R., Bienhold C., Ramette A, Harder J. Bacterial diversity and biogeography in deep-sea surface sediments of the South Atlantic Ocean// International Society for Microbial Ecology. – 2010. – Vol.4. – P. 159–170. doi:10.1038/ismej.2009.106

15. Takao Iino, Koji Mori, Yoshihito Uchino, et al., Ignavibacterium album gen. nov., sp. nov., a moderately thermophilic anaerobic bacterium isolated from microbial mats at a terrestrial hot spring and proposal of Ignavibacteria classis nov., for a novel lineage at the periphery of green sulfur bacteria// International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. – 2010. – Vol. 60. – P. 1376–1382 doi:10.1099/ijs.0.012484-0

16. Thamdrup B., Rossello-Mora R., Amann R. Microbial Manganese and Sulfate Reduction in Black Sea Shelf Sediments// Applied and environmental microbiology. – 2000. – Vol. 66, No. 7. – P. 2888–2897.

17. Todorova H. N., Mironova S. R., Karamfilov K. V. Comparative molecular analysis of bacterial communities inhabiting pristine and polluted with polycyclic aromatic hydrocarbons Black Sea coastal sediments// Marine Pollution Bulletin. – 2014. – Vol. 83. – P. 231–240. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.03.047





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663