Istituzione di microbiche colture di arricchimento eucariotiche da un chimicamente Stratificati Antarctic Lake e valutazione del potenziale fissazione del carbonio
Summary
Eucarioti microbiche sono sia una fonte di carbonio fotosinteticamente derivato e le prime specie di predatori in modo permanente coperti di ghiaccio dei laghi antartici. Questo rapporto descrive un approccio coltura di arricchimento per isolare metabolicamente eucarioti microbici versatili dal lago antartico, Bonney Lake, e valuta il potenziale fissazione del carbonio inorganico mediante un saggio di radioisotopi per la ribulosio-1 ,5-bisphophate carbossilasi ossigenasi (RuBisCo) attività.
Abstract
Bonney Lake è uno dei numerosi permanente coperti di ghiaccio laghi situati nelle McMurdo Dry Valleys, Antartide. La copertura di ghiaccio perenne mantiene una colonna d'acqua stratificata chimicamente e, a differenza di altri organi interni d'acqua, impedisce in gran parte input esterno di carbonio e sostanze nutritive dai flussi. Biota sono esposti a numerosi stress ambientali, tra cui tutto l'anno grave carenza di nutrienti, basse temperature, ombra estrema, hypersalinity, e 24 ore buio durante l'inverno 1. Queste condizioni ambientali estreme limitare il biota in Bonney Lake quasi esclusivamente ai microrganismi 2.
Unicellulari eucarioti microbica (chiamati "protisti") sono attori importanti cicli biogeochimici globali 3 e svolgono importanti ruoli ecologici del ciclo del carbonio nei laghi asciutti valle, occupando entrambi i ruoli primari e terziario nella catena alimentare acquatica. Nelle secche alimentari valle acquatici web, protisti, che fissano inorganic carbonio (autotrophy) sono i maggiori produttori di carbonio organico per gli organismi organotrophic 4, 2. Phagotrophic o protisti eterotrofi capaci di ingerire batteri e piccoli protisti agire come i predatori al vertice della rete alimentare 5. Infine, una percentuale sconosciuta della popolazione protista è in grado di combinata metabolismo mixotrophic 6, 7. Mixotrophy in protisti implica la capacità di combinare la capacità fotosintetica con l'ingestione di microrganismi phagotrophic preda. Questa forma di mixotrophy differisce dal metabolismo mixotrophic in specie batteriche, che in genere comporta l'assorbimento di molecole di carbonio disciolto. Ci sono attualmente isolati protisti poche in posti di ghiaccio-capped laghi polari, e gli studi della diversità protista ed ecologia in questo ambiente estremo sono stati limitati 8, 4, 9, 10, 5. Una migliore comprensione di protista versatilità metabolica nel semplice cibo secco web Valle del Lago sarà di aiuto nello sviluppo di modelli per la role di protisti nel ciclo globale del carbonio.
Abbiamo utilizzato un approccio coltura di arricchimento per isolare protisti potenzialmente fototrofi mixotrophic e dal Lago di Bonney. Profondità di campionamento nella colonna d'acqua sono stati scelti in base alla localizzazione della produzione primaria e massimi protista diversità filogenetica 4, 11, nonché alla variabilità nelle principali fattori abiotici che influenzano le modalità trofiche protisti: profondità di campionamento basse sono limitati per i nutrienti più importanti, mentre più profonde profondità di campionamento sono limitati dalla disponibilità luce. Inoltre, campioni di acqua lago sono stati integrati con diversi tipi di supporto di crescita per promuovere la crescita di una varietà di organismi fototrofi.
RuBisCo catalizza il fattore limitante nella Benson Calvin Bassham (CBB) il ciclo, la via principale attraverso il quale gli organismi autotrofi fissare il carbonio inorganico in carbonio organico e di fornire per i livelli trofici superiori nelle reti trofiche acquatiche e terrestri 12. In questo studio, we applicato un saggio di radioisotopo modificato per campioni filtrati da 13 a monitorare massima attività carbossilasi come proxy per il potenziale fissazione del carbonio e la versatilità metabolica nelle colture di arricchimento Bonney Lake.
Protocol
Discussion
Recenti studi molecolari hanno riportato alta diversità di eucarioti unicellulari in una serie di ambienti 3, 19, 20, tuttavia, a causa della mancanza di isolati tutta la gamma di habitat protisti i ruoli funzionali di queste singole specie in reti alimentari sono largamente sconosciuto. In questo studio, abbiamo descritto le metodologie di arricchire di specie microbiche eucarioti espositrici versatilità metabolica da un ambiente relativamente sottocampionato, uno permanentemente coperta di ghiaccio antart…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori ringraziano J. Priscu, A. Chiuchiolo e il team di McMurdo LTER limnologia per l'assistenza nella raccolta e conservazione dei campioni in Antartide. Ringraziamo Ratheon Servizi polari PHI ed elicotteri per il supporto logistico. Micrografie luce sono stati generati nel Centro di Miami per la microscopia avanzata e Centro Imaging. Questo lavoro è stato supportato dall'Ufficio NSF di Polar Grants Programmi 0631659 e 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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