Mise en place de cultures microbiennes eucaryotes à partir d'un enrichissement chimique stratifié lac Antarctique et de l'évaluation du potentiel de fixation du carbone
Summary
Eucaryotes microbiens sont à la fois une source de carbone photosynthétique dérivé et principales espèces prédatrices en permanence lacs antarctiques couvertes de glace. Ce rapport décrit une approche de la culture d'enrichissement d'isoler métaboliquement eucaryotes microbiens polyvalents du lac de l'Antarctique, le lac Bonney, et évalue le potentiel de fixation du carbone inorganique en utilisant un dosage radio-isotope pour ribulose-1 ,5-oxygénase bisphophate carboxylase (RubisCO) l'activité.
Abstract
Du lac Bonney est l'un des nombreux permanence couvertes de glace des lacs situés dans les vallées sèches de McMurdo, en Antarctique. La couverture de glace pérenne maintient une colonne d'eau chimiquement stratifié et à la différence des organes intérieurs autres cours d'eau, empêche dans une large entrée externe de carbone et des nutriments provenant de flux. Biote sont exposés à de nombreux stress environnementaux, y compris l'année carence en éléments nutritifs graves, les basses températures, de l'ombre extrême, hypersalinité, et 24 heures l'obscurité pendant l'hiver 1. Ces conditions environnementales extrêmes limiter le biote du lac Bonney presque exclusivement aux micro-organismes 2.
Eucaryotes microbiens unicellulaires (protistes appelé "") sont des acteurs importants dans le cycle biogéochimique global 3 et jouer un rôle écologique important dans le cycle du carbone dans les lacs des vallées sèches, occupant les deux rôles primaires et tertiaires dans la chaîne alimentaire aquatique. Dans les vallées sèches aquatiques alimentaires web, protistes que je fixede carbone norganic (autotrophie) sont les principaux producteurs de carbone organique pour les organismes organotrophes 4, 2. Phagotrophic ou protistes hétérotrophes capables d'ingérer les bactéries et les petits protistes agir comme les grands prédateurs dans la bande 5 aliments. Enfin, une proportion inconnue de la population protiste est capable de métabolisme mixotrophe combiné 6, 7. Mixotrophie dans protistes implique la capacité de combiner la capacité photosynthétique à l'ingestion de micro-organismes phagotrophic proies. Cette forme de mixotrophie diffère du métabolisme mixotrophe en espèces bactériennes, ce qui implique généralement des molécules d'absorption du carbone dissous. Il ya actuellement très peu de protistes isolats de permanence de la glace-capped lacs polaires, et les études de la diversité des protistes et de l'écologie dans cet environnement extrême ont été limitées 8, 4, 9, 10, 5. Une meilleure compréhension de la polyvalence métabolique protiste dans le web vallée simples aliments secs lac contribuera à l'élaboration de modèles pour la role des protistes dans le cycle global du carbone.
Nous avons utilisé une approche de la culture d'enrichissement d'isoler protistes phototrophes et potentiellement mixotrophe du lac Bonney. Profondeur d'échantillonnage dans la colonne d'eau ont été choisis en fonction de l'emplacement de la production primaire des maxima et des protistes la diversité phylogénétique 4, 11, ainsi que la variabilité dans les grands facteurs abiotiques qui affectent les modes trophiques protistes: profondeurs d'échantillonnage peu profonds sont limitées pour les principaux éléments nutritifs, alors que la profondeur d'échantillonnage plus profondes sont limitées par la disponibilité en lumière. En outre, des échantillons d'eau des lacs ont été complétées par plusieurs types de milieux de croissance pour favoriser la croissance d'une variété d'organismes phototrophes.
RubisCO catalyse l'étape cinétiquement limitante dans le Bassham Calvin Benson (CBB) du cycle, la principale voie par laquelle les organismes autotrophes fixent le carbone inorganique et de fournir de carbone organique pour les niveaux trophiques supérieurs des réseaux trophiques aquatiques et terrestres 12. Dans cette étude, we appliqué un test de radio-isotopes pour la modification de 13 échantillons filtrés pour surveiller l'activité maximale carboxylase comme un proxy pour le potentiel de fixation du carbone et la polyvalence métabolique dans les cultures du lac Bonney les enrichissement.
Protocol
Discussion
Les études moléculaires récentes ont rapporté une grande diversité de eucaryotes unicellulaires à travers une gamme d'environnements 3, 19, 20; toutefois, en raison d'un manque d'isolats dans toute la gamme des habitats protistes les rôles fonctionnels de ces espèces individuelles dans les réseaux trophiques sont en grande partie inconnue. Dans cette étude, nous avons décrit des méthodes pour enrichir des espèces microbiennes eucaryotes présentant polyvalence métabolique à partir d…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier J. Priscu, A. Chiuchiolo et le McMurdo LTER limnologie équipe d'assistance dans la collecte et la conservation des échantillons dans l'Antarctique. Nous remercions Ratheon services polaires et des hélicoptères PHI pour le soutien logistique. Microscope optique ont été générés dans le centre de Miami pour la microscopie avancée et le Centre d'imagerie. Ce travail a été soutenu par le Bureau de la NSF de subventions et de programmes polaires 0631659 1056396.
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) |
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