Phototrophic Communities of Algo-Bacterial Mats of the Unique Relict Salt Pool Manych-Gudilo

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Lake Manych-Gudilo is a relict lake formed 2–3 million years ago at the site of the ancient strait connecting the Black and Caspian seas. During the dry season, total water salinity exceeds 50 g/L, with the levels of sulfate and magnesium in the brine higher than in the ocean water. The coastline has numerous bays and separating shallow basins. The article reports the results of investigation of microbial biodiversity in the algo-bacterial mat in a shallow basin with salinity varying from 40 to 70 g/L, which is associated with Lake Manych-Gudilo. The studied mat had the properties of a sulfuret, a community with an intense sulfur turnover. Microalgae of the genus Cladophora and filamentous cyanobacteria were the main producers of organic matter in the benthic community. Among the anoxygenic phototrophic bacteria isolated in pure cultures, halophilic purple sulfur bacteria Ectothiorhodospira marina and Lamprobacter modestohalophilus and green sulfur bacteria Prosthecochloris sp. predominated. Nonsulfur purple bacteria Rhodovulum adriatica, also present in the community, were able to use sulfide for photosynthesis. All identified species were typical of microbial mats of saline and hypersaline basins with elevated levels of sulfate and bivalent cations. The algo-bacterial mat was reconstructed in the laboratory at 80 g/L salinity using a Winogradsky column. Microbial diversity of the experimental mat was studied by sequencing the 16S rRNA gene fragments. The data obtained improved our understanding of bacterial species diversity in microbial mats adapted to extreme hypersaline conditions.

Авторлар туралы

V. Gorlenko

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: vgorlenko@mail.ru
Moscow, Russia

A. Savvichev

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

V. Belenkova

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

V. Kadnikov

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

O. Lunina

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

N. Kostrikina

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

T. Kolganova

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

M. Sukhacheva

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

M. Letarova

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. Letarov

FRC “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Bachar A., Omoregie E., de Wit R., Jonkers H.M. Diversity and function of Chloroflexus-like bacteria in a hypersaline microbial mat: phylogenetic characterization and impact on aerobic respiration // Appl. Environ. Microbiol. 2007. V. 73. P. 3975‒3983. https://doi.org/10.1128/AEM.02532-06
  2. Bavendamm W. Die Physology der farblosen und roten Swefelbakterien des Susseund Salzwasser // Pflanzenforshung. 1924. V. 2. P. 373‒379.
  3. Bello S., Howard-Azzeh M., Schellhorn H.E., Gupta R.S. Phylogenomic analyses and molecular signatures elucidating the evolutionary relationships amongst the Chlorobia and Ignavibacteria species: robust demarcation of two family-level clades within the order Chlorobiales and proposal for the family Chloroherpetonaceae fam. nov. // Microorganisms. 2022. V. 10. P. 1‒25. https://doi.org/10.3390/microorganisms10071312
  4. Bulygina E.S., Kuznetsov B.B., Marusina A.I., Kravchenko I.K., Bykova S.A., Kolganova T.V., Galchenko V.F. Study of nucleotide sequences of nifH genes in representatives of methanotrophic bacteria // Microbiology (Moscow). 2002. V. 71. P. 500‒508. https://doi.org/10.1023/A:1019893526803
  5. Bulysheva N.I. Bottom communities of Lake Manych-Gudilo under conditions of chronic salinization // Proc. Zool. Inst. RAS. St. Petersburg: Academy of Sciences, 2013. Appendix № 3. P. 69‒74.
  6. Burganskaya E.I., Grouzdev D.S., Krutkina M.S., Gorlenko V.M. Bacterial communities of microbial mats of the White Sea supralittoral and of the littoral of the lakes separated from the sea // Microbiology (Moscow). 2019. V. 88. P. 600–612. https://doi.org/10.1134/S0026261719050035
  7. Caroppo C., Albertano P.B., Bruno L., Montinari M., Rizzi M., Vigliotta G., Pagliara P. Identification and characterization of a new Halomicronema species (Cyanobacteria) isolated from the Mediterranean marine sponge Petrosia ficiformis (Porifera) // Fottea. 2012. V. 12. P. 315‒326. https://dx.doi.org/10.5507/fot.2012.022
  8. Cohen Y., Krumbein W.E., Shilo M. Solar Lake (Sinai). Distribution of photosynthetic microorganisms and primary production // Limnol. Oceanogr. 1977. V. 2. P. 609‒620.
  9. Edgar R.C. Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST // Bioinformatics. 2010. V. 26. P. 2460‒2461. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btq461
  10. Filatova T.B., Kleschenkov A.V., Aleshina E.G., Soiyer V.G. Hydrological and hydrochemical characteristics of lake Manych-Gudilo water // Научный альманах стран Причерноморья. 2018. Т. 13. № 188. С. 88‒94. https://doi.org/10.23947/2414-1143-2018-13-1-100-107
  11. Gibson J., Pfennig N. and Waterbury J.B. Chloroherpeton thalassium gen. nov. et spec. nov., a non-filamentous, flexing and gliding green sulfur bacterium // Arch. Microbiol. 1984. V. 38. P. 96‒101. https://doi.org/10.1007/BF00413007
  12. Gorlenko V.M. A new phototrophic green sulphur bacterium. Prosthecochloris aestuarii nov. gen. nov. spec. // Z. Allg. Mikrobiol. 1970. V. 10. P. 147–149. https://doi.org/10.1002/JOBM.19700100207
  13. Gorlenko V.M., Lunina O.N., Grouzdev D.S., Krasnova E.D., Voronov D.A., Belenkova V.V., Kozyaeva V.V., Savvichev A.S. Present understanding of biodiversity of anoxygenic phototrophic bacteria in the relict Lake Mogilnoe (Kildin Island, Murmansk oblast, Russia) // Microbiology (Moscow). 2024. V. 93. P. 259–268. https://doi.org/10.1134/S0026261723604360
  14. Harris J.K., Caporaso J.G., Walker J.J., Spear J.R., Gold N.J., Robertson C.E., Hugenholtz P., Goodrich J., McDonald D., Knights D., Marshall P., Tufo H., Knight R., Pace N.R. Phylogenetic stratigraphy in the Guerrero Negro hypersaline microbial mat // ISME. J. 2013. V. 7. P. 50–60. https://doi.org/10.1038/ismej.2012.79
  15. Imhoff J.F. Anoxygenic phototrophic bacteria from extreme environments // Modern Topics in the Phototrophic Prokaryotes. 2017. P. 427–480. https://doi.org/10.1007/978-3-319-46261-5_13
  16. Klappenbach J.A., Pierson B.K. Phylogenetic and physiological characterization of a filamentous anoxygenic photoautotrophic bacterium “Candidatus Chlorothrix halophila” gen. nov., sp. nov., recovered from hypersaline microbial mats // Arch. Microbiol. 2004. V. 181 P. 17‒25. https://doi.org/10.1007/s00203-003-0615-7
  17. Komárek J. Recent changes (2008) in Cyanobacteria taxonomy based on a combination of molecular background with phenotype and ecological consequences (genus and species concept) // Hydrobiologia. 2010. V. 639. P. 245–259. https://doi.org/10.1007/s10750-009-0031-3
  18. Kumar P.A., Srinivas T.N.R., Sasikala C., Ramana C.V., Saeling J., Imhoff J.F. Prosthecochloris indica sp. nov., a novel green sulfur bacterium from a marine aquaculture pond, Kakinada India // J. Gen. Appl. Microbiol. 2009. V. 55. P. 163–169. https://doi.org/10.2323/jgam.55.163
  19. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across computing platforms // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35 P. 1547‒1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096
  20. Kyndt J.A., Bryantseva I.A., Gorlenko V.M., Imhoff J.F. Genome of Lamprobacter modestohalophilus ShNLb02, a moderate halophilic photosynthetic purple bacterium of the Chromatiaceae family // Microbiol. Resour. Announ. 2024. V. 13. P. 1‒4. https://doi.org/10.1128/mra.00128-24
  21. Lane D.J. 16S/23S sequencing // Nucleic acid techniques in bacterial systematics / Eds. Stackebrandt E., Goodfellow M. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd. 1991. P. 115‒175.
  22. Magoč T., Salzberg S.L. FLASH: fast length adjustment of short reads to improve genome assemblies // Bioinformatics. 2011. V. 27. P. 2957‒2963. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr507
  23. Nakahara N., Nobu M.K., Takaki Y., Miyazaki M., Tasumi E., Sakai S., Ogawara M., Yoshida N., Tamaki H., Yamanaka Y., Katayama A., Yamaguchi T., Takai K., Imachi H. Aggregatilinea lenta gen. nov., sp. nov., a slow-growing, facultatively anaerobic bacterium isolated from subseafloor sediment, and proposal of the new order Aggregatilineales ord. nov. within the class Anaerolineae of the phylum Chloroflexi // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2019. V. 69. P. 1185–1194. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.003291
  24. Nubel U., Bateson M.M., Madigan M.T., Kuhl M., Ward D.M. Diversity and distribution in hypersaline microbial mats of bacteria related to Chloroflexus spp. // Appl. Environ. Microbiol. 2001. V. 67. P. 4365–4371. https://doi.org/10.1128/AEM.67.9.4365-4371.2001
  25. Quast C., Pruesse E., Yilmaz P., Gerken J., Schweer T., Yarza P., Glöckner F.O. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-based tools // Nucl. Acids Res. 2012. V. 41. P. 590‒596. https://doi.org/10.1093/nar/gks1219
  26. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977. V. 84. P. 5463‒5467.
  27. Savvichev A.S., Kadnikov V.V., Rusanov I.I., Beletsky A.V., Krasnova E.D., Voronov D.A., Kallistova A.Yu., Veslopolova E.F., Zakharova E.E., Kokryatskaya N.M., Losyuk G.N., Demidenko N.A., Belyaev N.A., Sigalevich P.A., Mardanov A.V., Ravin N.V., Pimenov N.V. Microbial processes and microbial communities in the water column of the polar meromictic lake Bol’shie Khruslomeny at the White Sea coast // Front. Microbiol. 2020. V. 11. Art. 1945. https://doi.org/10.3389/ fmicb.2020.01945
  28. Thiel V., Tank M., Bryant D.A. Diversity of chlorophototrophic bacteria revealed in the omics era // Annu. Rev. Plant Biol. 2018. V. 69. P. 21–49. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042817-040500
  29. Triadó-Margarit X., Vila X., Abella C.A. Novel green sulfur bacteria phylotypes detected in saline environments: ecophysiological characters versus phylogenetic taxonomy // Antonie van Leeuwenhoek. 2010. V. 97. P. 419–431. https://doi.org/10.1007/s10482-010-9420-x
  30. Van Gemerden H., Mas J. Ecology of phototrophic sulfur bacteria // Anoxygenic photosynthetic bacteria. 1995. V. 2. P. 49–85. https://doi.org/10.1007/0-306-47954-0_4
  31. Wasmund K., Mußmann M., Loy A. The life sulfuric: microbial ecology of sulfur cycling in marine sediments // Environ. Microbiol. 2017. V. 9. P. 323–344. https://doi.org/10.1111/1758-2229.12538

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».