Karbon Fiksasyon Potansiyel bir Kimyasal Tabakalı Antarktika Gölü ve Ölçme Mikrobiyal Ökaryotik Zenginleştirme Kültürlerinin Kurulması
Summary
Mikrobiyal ökaryotlarda hem kalıcı buz kaplı Antarktika göllerde fotosentetik kaynaklı karbon ve en yırtıcı türlerinin bir kaynağıdır. Bu rapor, Antarktika gölü Bonney gelen metabolik olarak çok yönlü mikrobiyal ökaryotlar izole etmek için bir zenginleşme kültür yaklaşımı açıklar ve Ribuloz-1 ,5-bisphophate karboksilaz oksijenaz (RUBISCO'nun) faaliyeti için bir radyoizotop testi kullanılarak inorganik karbon fiksasyonu potansiyeli değerlendiriyor.
Abstract
Göl Bonney Antarktika, McMurdo Kuru Vadiler bulunan çok sayıda kalıcı buz kaplı göllerinden biridir. Çok yıllık buz örtüsü bir kimyasal tabakalı su kolonu tutar ve suyun diğer iç organları aksine, büyük ölçüde karbon ve derelerden dış kaynaklı besin girdisini önler. Biota kış döneminde 1 yıl boyunca ciddi besin yetersizliği, düşük sıcaklık, aşırı gölge, aşırı tuzlu ve 24 saat karanlık gibi birçok çevresel streslere, maruz kalmaktadır. Bu zorlu çevre koşullarında mikroorganizmaların 2 neredeyse sadece Gölü Bonney yılında biyotası sınırlar.
Tek hücreli mikrobiyal ökaryotlar ("protistler" olarak adlandırılır) küresel biyojeokimyasal bisiklet 3 önemli oyuncu var ve sucul besin ağı birincil ve üçüncül rollerin hem işgal, kuru vadi göllerde karbon bisiklet önemli ekolojik roller oynamaktadır. I düzeltmek kuru vadi sucul besin ağı, protistler olaraknorganic karbon (autotrophy) organotrofik organizmalar için organik karbon 4, 2 büyük üreticiler. Phagotrophic veya bakteri ve küçük protistler ingesting yeteneğine sahip heterotrofik protistler besin ağı 5 en iyi avcılar olarak hareket ederler. Son, protist nüfusun bilinmeyen bir oranda kombine mixotrophic metabolizması 6, 7 yeteneğine sahiptir. Protistler içinde Mixotrophy av mikroorganizmaların phagotrophic yenmesi ile fotosentez yeteneği birleştirmek yeteneği gerektirir. Mixotrophy bu biçimi genellikle alımı çözünmüş karbon molekülleri içerir bakteri türlerinde mixotrophic metabolizması farklıdır. Orada çok az protist izolatlarının kalıcı buz kaplı kutup göllerden şu anda ve bu aşırı ortamda protist çeşitlilik ve ekoloji çalışmaları da sınırlı 8, 4, 9, 10, 5 olmuştur. Basit bir kuru vadi göl gıda web protist metabolik yönlülük daha iyi anlaşılması r için modellerin geliştirilmesinde yardımcı olacakKüresel karbon döngüsünün protistler arasında ole.
Biz Gölü Bonney potansiyel olarak fototrofik ve mixotrophic protistler izole etmek için bir zenginlik kültürü yöntemi benimsenmiştir. Su sütununda Örnekleme derinliklerinde birincil üretim maksimum ve protist filogenetik çeşitliliği 4, 11 yeri gibi protist trofik modları etkileyen önemli abiyotik faktörler değişkenlik göre seçilmiştir: sığ, örnekleme derinlikleri Majör besinler için sınırlı iken derin örnekleme derinlikleri Işık durumu ile sınırlıdır. Ayrıca, göl su örneklerinin fototrofik organizmaların çeşitli büyümesini teşvik büyüme ortamı çok tip ile takviye edildi.
RUBISCO'nun Calvin Benson Bassham (CBB) döngüsü, ototroflarda inorganik karbon düzeltmek ve sucul ve karasal besin ağları 12 trofik seviyeleri için organik karbon sağlayacak hangi ana yolda hız sınırlama basamağı katalizler. Bu çalışmada, we Gölü Bonney zenginleştirme kültürlerde karbon fiksasyonu potansiyeli ve metabolik çok yönlülük için bir vekil olarak maksimum karboksilaz aktivitesini izlemek için filtrelenmiş örnekleri 13 için modifiye bir radyoizotop testi uygulanır.
Protocol
Discussion
Son yıllarda yapılan moleküler çalışmalar ortamlarda 3, 19, 20 bir dizi genelinde tek hücreli ökaryotlarda yüksek çeşitlilik bildirdin, ancak protist habitatların tam aralığında izolatların eksikliği nedeniyle bu türlerin tek tek fonksiyonel rolleri besin ağları büyük ölçüde uyumludur bilinmiyor. Bu çalışmada, nispeten undersampled ortamında, kalıcı buz kaplı Antarktika gölden metabolik yönlülük sergileyen mikrobiyal ökaryot türler için zenginleştirmek için yöntemler …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar J. Priscu, A. Chiuchiolo toplanması ve Antarktika'daki örneklerinin korunması konusunda yardım almak için McMurdo tlar limnoloji ekibinize teşekkür. Biz lojistik destek Ratheon Polar Hizmetler ve PHI helikopterler teşekkür ederiz. Işık mikrograflar Gelişmiş Mikroskopi ve Görüntüleme Merkezi için Miami'nin Merkezi oluşturulmuştur. Bu çalışma Polar Programları Hibe 0631659 ve 1056396 ile NSF Ofisi tarafından desteklenmiştir.
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) |
Referencias
- Morgan-Kiss, R. M., Priscu, J. P., Pocock, T., Gudynaite-Savitch, L., Hüner, N. P. A. Adaptation and acclimation of photosynthetic microorganisms to permanently cold environments. Microbiol Mol. Biol. Rev. 70, 222-252 (2006).
- Priscu, J. C., Wolf, C. F., Takacs, C. D., Fritsen, C. H., Laybourn-Parry, J., Roberts, J. K. M., Berry-Lyons, W. Carbon transformations in the water column of a perennially ice-covered Antarctic Lake. Biosci. 49, 997-1008 (1999).
- Caron, D. A., Worden, A. Z., Countway, P. D., Demir, E., Heidelberg, K. B. Protists are microbes too: a perspective. ISME J. 3, 4-12 (2009).
- Bielewicz, S., Bell, E. M., Kong, W., Friedberg, I., Priscu, J. C., Morgan-Kiss, R. M. Protist diversity in a permanently ice-covered Antarctic lake during the polar night transition. ISME J. 5, 1559-1564 (2011).
- Laybourn-Parry, J. No place too cold. Science. 324, 1521-1522 (2009).
- Roberts, E. C., Laybourn-Parry, J. Mixotrophic cryptophytes and their predators in the Dry Valley lakes of Antarctica. Freshwat. Biol. 41, 737-746 (1999).
- Roberts, E. C., Priscu, J. C., Laybourn-Parry, J. Microplankton dynamics in a perennially ice-covered Antarctic lake-Lake Hoare. Freshwat Biol. 27, 238-249 (2004).
- Bell, E. M., Laybourn-Parry, J. Mixotrophy in the Antarctic phytoflagellate Pyramimonas gelidicola. J. Phycol. 39, 644-649 (2003).
- De Wever, A., Leliaert, F., Verleyen, E., Vanormelingen, P., Van der Gucht, K., Hodgson, D. A. Hidden levels of phylodiversity in Antarctic green algae: further evidence for the existence of glacial refugia. Proc. Biol. Sci. , 276-3591 (2009).
- Laybourn-Parry, J. Survival mechanisms in Antarctic lakes. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 357, 863-869 (2002).
- Lizotte, M. P., Priscu, J. C., Priscu, J. C. Distribution, succession and fate of phytoplankton in the dry valley lakes of Antarctica, based on pigment analysis. Ecosystem Dynamics in a Polar Desert: The McMurdo Dry Valleys. , 229-240 (1998).
- Ellis, R. J. Most abundance protein in the world. Tren. Biochem. Sci. 4, 241-244 (1979).
- Tortell, P. D., Martin, C. L., Corkum, M. E. Inorganic carbon uptake and intracellular assimilation by subarctic Pacific phytoplankton assemblages. Limnol. Oceanogr. 51, 2102-2110 (2006).
- Jeffrey, S. W., Humphrey, G. F. New spectrophotometric equations for determining chlorophyll a, b, c1, c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton. Biochem. Physiol. Pflanz. 167, 191-194 (1975).
- Morgan, R. M., Ivanov, A. G., Priscu, J. C., Maxwell, D. P., Hüner, N. P. A. Structure and composition of the photochemical apparatus of the Antarctic green alga, Chlamydomonas subcaudata. Photosyn. Res. 56, 303-314 (1998).
- Guillard, R. R. L., Smith, W. L., Chanley, M. H. Culture of phytoplankton for feeding marine invertebrates. Culture of Marine Invertebrate Animals. , 29-60 (1975).
- Johnson, M. D., Tengs, T., Oldach, D., Stoecker, D. K. Sequestration, performance, and functional control of cryptophyte plastids in the ciliate Myrionecta rubra (Ciliophora. J. Phycol. 42, 1235-1246 (2006).
- Rippka, R., Deruelles, J., Waterbury, J., Herdman, M., Stanier, R. Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria. J. Gen. Microbiol. 111, 1-61 (1979).
- Not, F., del Campo, J., Balague, V., De Vargas, C., Massana, R. New insights into the diversity of marine picoeukaryotes. PLoS ONE. 4, e7143 (2009).
- Sherr, B. F., Sherr, E. B., Caron, D. A., Vaulot, D., Worden, A. Z. Oceanic Protists. Oceanography. 20, 130-135 (2007).
- Finlay, B. J. Protist taxonomy: an ecological perspective. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 359, 599-610 (2004).
- Foissner, W. Protist diversity: estimates of the near-imponderable. Protist. 150, 363-368 (1999).
- Gast, R. J., Moran, D. M., Dennett, M. R., Caron, D. A. Kleptoplasty in an Antarctic dinoflagellate: caught in evolutionary transition. Environmental Microbiology. 9, 39-45 (2007).
- Gast, R. J., Moran, M. A., Beaudoin, D. J., Blythe, J. N., Dennett, M. R., Caron, D. A. High abundance of a novel dinoflagellate phylotype in the Ross Sea. Antarctica. J. Phycol. 42, 233-242 (2006).
- Moran, D. M., Anderson, O. R., Dennett, M. R., Caron, D. A., Gast, R. J. A Description of Seven Antarctic Marine Gymnamoebae Including a New Subspecies, Two New Species and a New Genus: Neoparamoeba aestuarina antarctica n. subsp., Platyamoeba oblongata n. sp., Platyamoeba contorta n. sp. and Vermistella antarctica n. gen. n. sp. Journal of Eukaryotic Microbiology. 54, 169-183 (2007).
- Rose, J. M., Vora, N. M., Countway, P. D., Gast, R. J., Caron, D. A. Effects of temperature on growth rate and gross growth efficiency of an Antarctic bacterivorous protist. The ISME journal. 3, 252-260 (2009).
