Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

6. szám - LI: Hidrobiológus Napok: „Új módszerek és eljárások a hidrobiológiában” Tihany, 2009. szeptember 30–október 2.

25 Molekuláris biológiai módszerek alkalmazásával számos értékes információhoz juthatunk, mint azt a példáinkon keresztül be is mutattuk (izolátumok pontos filogenetikai viszonyainak, a nem tenyészhető szervezetek diverzitásának meghatározása, térbeli és időbeli mintázatok követése). Az új lehetőségek azonban új problémákat is rejtenek. Néhány fontosabb korlátozó tényező, szempont: (i) viszonylag kevés nukleinsav szekvencia áll rendelkezésre jelenleg az adatbázisokban, megnehezítve a pontos azonosítást, (ii) a molekuláris biológiai módszerek sem tévedhetetlenek (lásd pl. a PCR hibáit, Sipos és mtsai, 2007), (iii) a megfelelő specifitás (oligonukleotidok, régiók/gének, ld. pl. Felföldi és mtsai, 2009) megválasztásával elősegíthetjük egyes csoportok célzott vizsgálatát, bár több csoport esetében még nem áll jelenleg rendelkezésre ez a lehetőség. A problémák egy része az alulmintázottságból adódik. Kevés környezetet és kevés mikroszkopikus eukariótát vizsgáltak, jellemeztek eddig nukleinsav alapú molekuláris biológiai módszerekkel, ezáltal számos faj/taxon esetében szűkösek az ilyen jellegű ismereteink. A megfelelő tudás hiányában aztán a módszerek specifitásának pontos megállapítása is kérdésessé válik. A molekuláris biológiai módszerek alkalmazása az apró eukarióta lények vizsgálatában az elkövetkező néhány évben előreláthatólag mostani ismereteink jelentős átalakulását és kiszélesedését eredményezi majd. „'„'„ „„ oí'o.l« o.m o« 100 FR - Fertőrákos (nyiltviz) IL - lllmitz (nyittvlz) hasonlóság K

H • Kia-Horlakni (Mis« tói RP - Runter Posctlw (Mai tiUS - Unterer Stinkersee ("külső tavacska") 3. ábra. A Fertő tó és egy közeli szikes tavacska (Unterer Stinkersee) molekuláris ujjlenyomata (DGGE) különböző időpontokban és mintavételi helyeken (2008 júl-2009. jan.; a DGGE leírását ld. 2. ábra; az UPGMA dendrogram TotalLab TL120 szoftverrel készült) Összegzésként elmondhatjuk, hogy bár az utóbbi évtizedek molekuláris biológiai forradalma a mikroszkopikus méretű eukarióták azonosítására és taxonómiájára egyaránt jelentős hatást gyakorolt, az új módszerek mégsem helyettesíthetik a korábbi morfológiai alapú megközelítést. A különböző vizsgálati technikák együttes (polifázikus) alkalmazásával a kapott eredmények egymást kiegészítve segítik a vizsgált csoport vagy környezet jobb megismerését. Köszönetnyilvánítás A kutatást az OTKA (K 73369) támogatta. F. T. munkáját az Oktatási és Kulturális Minisztérium ösztöndíja segítette (DFÖ 0051/2009). Irodalom Bass, D. T. Cavalier-Smith. (2004) Phylum-specific environmental DNA analysis reveals remarkably high global biodiversity of Cercozoa (Protozoa) - Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54: 2393-2404. Bereczky Cs.M. (1998) A protozoológia alapjai. ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, pp. 212. Cavalier-Smith, T. (1998). A revised six-kingdom system of life. - Biol. Rev. 73: 203-266. Diez, B., C. Pedrós-Alió, T.L. Marsh, R. Massana. (2001) Application of Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) to Study the Diversity of Marine Picoeukaryotic Assemblages and Comparison of DGGE with Other Molecular Techniques. - Appl. Environ. Microbiol. 67: 2942-2951. Dopheide, A., G. Lear, R. Stott, G. Lewis. (2008) Characterization of Ciliate Diversity in Stream Biofilms. - Appl. Environ. Microbiol. 74: 1740-1747. Duleba M„ Felföldi T., Somogyi B„ Vajna B., Vörös L., Márialigeti K. (2008) A balatoni pikoalgák diverzitásának vizsgálata molekuláris módszerekkel. Hidrol. Közi 88: 47-50. Fawley, M.W., K.P. Fawley, H.A. Owen. (2005) Diversity and ecology of small coccoid green algae from Lake Itasca, Minnesota, USA, including Meyerella planktonica, gen. et sp. nov. - Phycologia 44: 35-48. Felföldi T., Somogyi B., Márialigeti K, Vörös L. (2008) Duna-Tisza közi szikes tavak pikoplanktonjának molekuláris biológiai jellemzése. - Hidrol. Közi. 88: 55-57 Felföldi 71, Somogyi B., Vörös L., Márialigeti K. (2009) A fotoszintetikus gének szerepe a pikoalgák molekuláris azonosításában és diverzitásuk vizsgálatában. - Hidrol. Közi. 89: 105-109. Henley, W.J., J.L. Hironaka, L. Guillou, M.A. Buchheim, J.A. Buchheim, M.W. Fawley, K.P. Fawley. (2004) Phylogenetic analysis of the '/V

'

annochlor «-like' algae and diagnoses of Picochlorum oklahomensis gen. et sp. nov. (Trebouxiophyceae, Chlorophyta). - Phycologia 43: 641-652. Huss, V.A.R., C. Frank, E.G. Hartmann, és 5 további szerző. (1999) Biochemical taxonomy and molecular phylogeny of the genus Chlorella sensu lato (Chlorophyta). - J. Phycol. 35: 587-598. Krienitz, L„ E.H. Hegewald, D. Hepperle, V.A.R. Huss, T. Rohr, M. Wolf. (2004) Phylogenetic relationship of Chlorella and Parachlorella gen. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae). - Phycologia 43: 529-542. Moreira, D., P. López-García. (2002) The molecular ecology of microbial eukaryotes unveils a hidden world. - Trends Microbiol. 10: 31-38. Not, F., K Valentin, K. Romari és 5 további szerző. (2007) Picobiliphytes: A marine picoplanktonic algal group with unknown affinities to other eukaryots. Science 315: 253-255. Padisák, J., L. Krienitz, R. Koschel, J. Nedoma. (1997) Deep-layer autotrophic picoplankton maximum in the oligotrophic Lake Stechlin, Germany: origin, activity, development and erosion. - Eur. J. Phycol. 32: 403-416. Sipos, R., A.J. Székely, M. Palatinszky, S. Révész, K. Márialigeti, M. Nikolausz. (2007) Effect of primer mismatch, annealing temperature and PCR cycle number on 16S rRNA gene-targeting bacterial community analysis. - FEMS Microbiol. Ecol. 60: 341-350. Somogyi B., Felföldi T., Solymosi K, Vanyovszki J., Böddi B., Márialigeti K., Vörös L. (2009) Duna-Tisza közi szikes tavak ismeretlen zöldalgái. Hid. Közi. 89: 59-62. Stockner, J.G. (1991) Autotrophic picoplankton in freshwater ecosystems: The view from summit. - Int. Rev. ges. Hydrobiol. 76: 483-492. Vaulot, D, W. Eikrem, M. Viprey, H. Moreau. (2008) The divesity of small eukaryotic phytoplankton (< 3 fim) in marine ecosystems. -FEMS Microbiol. Rev. 32: 795-820. Whittaker, R.H. (1969) New Concepts of Kingdoms of Organisms. - Science 163: 150-160. Molecular biological methods for the identification of microscopic eukaryots in Hungarian shallow lakes Felföldi, T.

1, Somogyi, B

2, Vörös, L

2, Vida, M.

1 and Márialigeti, K.

1 1 Department of Microbiology, Eötvös Loránd University, Pázmány Péter stny. 1/c., H-1117. Budapest, Hungary (tamas.felfoldi@gmail.com) 2 Balaton Limnological Research Institute of the Hungarian Academy of Sciences, P.O. Box 35., H-8237. Tihany, Hungary Abstract: The „explosion" in biodiversity studies of bacteria in the 1990s was followed by an introduction of a new view in environmental microbiological studies in the last decade due to the application of molecular biological methods in the studies of microscopic eukaryotic communities. Only a segment of real diversity could be seen with conventional techniques, and the application of these tools led to the description of morphologically-differring species. In the last few years, studies served scientific evidence to the fact that small eukaryotes with very similar morphology and physiology may be positioned into distinct evolutionary lineages. Similarly, phylogenetically closely related groups may possess significant morphological variability. Furthermore, several new, unidentified groups were reported using genetic identification methods. In this paper, the molecular biological identification of minute planktonic eukaryotes are summarized with examples of studies on Hungarian shallow lakes (Lake Balaton, Lake Fertő, soda lakes of the Kiskunság Region). The pros, and contas of applied methods (denaturing gradient gel electrophoresis, cloning and sequence analysis) are discussed, including the sources of potential errors (specifity, database use etc.) Keywords: picoalgae, protists, PCR-based molecular methods, Hungarian shallow lakes