Oprichting van Microbiële Eukaryote Enrichment Culturen van een chemisch Stratified Antarctic Lake en Beoordeling van Carbon Fixatie Potentiële

Summary

Microbiële eukaryoten zijn zowel een bron van fotosynthetisch afgeleide koolstof en top roofzuchtige soort in permanent met ijs bedekte Antarctische meren. Dit rapport beschrijft een verrijking cultuur benadering van het metabool veelzijdige microbiële eukaryoten isoleren van de Antarctische meer, Lake Bonney, en beoordeelt anorganische koolstof fixatie mogelijkheden met behulp van een radio-isotoop test voor ribulose-1 ,5-bisphophate carboxylase oxygenase (RuBisCO) activiteit.

Abstract

Lake Bonney is een van de vele permanent met ijs bedekte meren gelegen in het McMurdo droge valleien op Antarctica. De eeuwige ijslaag zorgt voor een chemisch gelaagde waterkolom en in tegenstelling tot andere binnenlandse wateren, grotendeels voorkomt externe input van koolstof en voedingsstoffen uit stromen. Biota worden blootgesteld aan tal van milieu-invloeden, waaronder het hele jaar door ernstige gebrek aan voedingsstoffen, lage temperaturen, extreme schaduw, hypersalinity, en 24-uurs duisternis in de winter ^1. Deze extreme omstandigheden beperken de fauna en flora in Lake Bonney bijna uitsluitend voor micro-organismen ^2.

Eencellige micro-organismen eukaryoten (de zogenaamde "protisten") zijn belangrijke spelers in de wereldwijde biochemische cycli ³ en spelen een belangrijke ecologische rol in de cyclus van koolstof in de droge vallei meren, waarmee het zowel de primaire en tertiaire rollen in het aquatisch voedselweb. In de droge vallei in het water levende voedselweb, protisten dat ik dat oplossennorganic koolstof (autotrophy) zijn de belangrijkste producenten van organische koolstof voor organotrofe organismen ^{4, 2.} Phagotrophic of heterotrofe protisten staat inname van bacteriën en kleinere protisten optreden als toppredatoren in de voedselketen ^5. Last, een onbekend deel van de protisten bevolking in staat is om gecombineerde mixotrophic metabolisme ^{6, 7.} Mixotrophy in protisten betreft het vermogen om fotosynthetische capaciteit combineren met phagotrophic inname van prooi micro-organismen. Deze vorm van mixotrophy verschilt van mixotrophic metabolisme in soorten bacteriën, die over het algemeen gaat de opname opgeloste koolstof moleculen. Er zijn op dit moment zeer weinig protisten isolaten van permanent ijs bedekte polaire meren, en studies van de protisten diversiteit en ecologie in deze extreme omgeving zijn beperkt ^{8, 4, 9, 10, 5.} Een beter begrip van protisten metabolische veelzijdigheid in het eenvoudige droge vallei meer voedselweb zal helpen bij de ontwikkeling van modellen voor de role van protisten in de mondiale koolstofcyclus.

We gebruikten een verrijking cultuur benadering van potentieel fototrofe en mixotrophic protisten isoleren van Lake Bonney. Sampling diepten in de waterkolom werden gekozen op basis van de locatie van de primaire productie maxima en protisten fylogenetische diversiteit ^{4, 11,} en ​​variabiliteit in de grote abiotische factoren die van invloed protisten trofische modi: ondiepe bemonstering diepten zijn beperkt voor belangrijke voedingsstoffen, terwijl de diepere bemonstering diepten beperkt door de beschikbaarheid van licht. Bovendien zijn meer watermonsters aangevuld met verschillende soorten kweekmedia om de groei van verschillende fototrofe organismen.

RuBisCO katalyseert de snelheidsbepalende stap in de Calvin Benson Bassham (CBB) cyclus, de belangrijkste route door die autotrofe organismen vast anorganische koolstof en zorgen voor organische koolstof voor hogere trofische niveaus in aquatische en terrestrische voedselwebben ^12. In deze studie we toegepast een radio-isotoop test aangepast voor gefilterde monsters ¹³ tot en met maximale carboxylase-activiteit te controleren als een proxy voor koolstof fixatie potentieel en metabolische veelzijdigheid in het Lake Bonney verrijking culturen.

Protocol

1. Afnemen van het monster Kies en de voorbereiding van de bemonstering plaats een dag voor bemonstering van de waterkolom. Hierdoor kan de gelaagde lagen van de waterkolom te hervormen na de verstoring als gevolg van boor-en ijs-holes smelten. Identificeer locatie van de boor site door GPS. Om de waterkolom toegang te krijgen, beginnen met het boren van een gat door het ijs met een Jiffy ijs grondboor gekoppeld aan een 4-inch Jiffy vlucht uitbreiding en snijden bit. Om bevriezing van de boor in het…

Discussion

De recente moleculaire studies hebben gerapporteerd grote diversiteit van eencellige eukaryoten een heel scala van omgevingen ^{3, 19, 20,} maar als gevolg van een gebrek aan isolaten over de volle breedte van protisten habitats de functionele rol van deze individuele soorten in voedselwebben zijn grotendeels onbekend. In deze studie hebben we beschreven methoden te verrijken voor microbiële eukaryote soorten vertonen metabolische veelzijdigheid van een relatief undersampled omgeving, een permanent ijs bedekte …

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments
BBM	Sigma	B5282
BG11	Sigma	C3061
F/2	Sigma	G9903
GF/F filter, 25 mm	Fisher Scientific	09-874-64
GF/F filter, 47 mm	Fisher Scientific	09-874-71
Polyethersulfone filter, 0.45 μm pore, 47 mm	Pall Life Sciences	61854
Sterile cell culture flask, 25 cm2	Corning	430639
Diurnal growth chamber	VWR	35960-076
Zirconia/silica beads, 0.1 mm diamter	BioSpec Products	11079101z
Mini-Bead beater	BioSpec Products	3110BX
Screw-cap microcentrifuge tube (1.5 μL)	USA Scientific	1415-8700
NaH14CO3	ViTrax	VC 194	Keep in aliquots of 400 μL at -20°C
RuBP	Sigma	R0878-100mg	Dissolve in 10 mM Tris-propionic acid (pH 6.5)