Hidrológiai Közlöny, 2013 (93. évfolyam)

2013 / 5-6. különszám - LIV. Hidrobiológus Napok előadásai

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2013. 93. ÉVF.5-6. SZ.

A fitoplankton molekuláris diverzitása az Erdélyi-medence sós tavaiban

Keresztes Zsolt Gyula1*, Felföldi Tamás2, Somogyi Boglárka3, Székely Gyöngyi1, Bartha Csaba1,

Nicolae Drago?1, Márialigeti Károly2, Nagy Erika4, Vörös Lajos3 'Babes-Bolyai Tudományegyetem, Molekuláris Biológia és Biotechnológia Intézet, Kolozsvár 2Eötvös Loránd Tudományegyetem, Mikrobiológiai Tanszék, Budapest 3MTA, ÖK, Balatoni Limnológiai Intézet, Tihany

4Babes-Bolyai Tudományegyetem, Matematika és Informatika Kar, Kolozsvár *kereszteszsgv(« gmail.com

Kivonat: Az Erdélyi-medence sós tavaira jellemző a magas trofitás és az erős emberi zavarás. Ezekben a tavakban pikocianobaktériumok és pikoeukarióta algák egyaránt előfordulnak, sőt, részesedésük a trofitás növekedésével nem csökken. Mikroszkópos vizsgálataink alapján a nanofitoplankton domináns szervezetei a sós tavakban közönséges DunalieUa fajok voltak. A pikofitoplankton mikroszkópos vizsgálatának eredményei indokolttá tették fajaik azonosítását, amelynek legalkalmasabb módja a molekuláris biológiai módszerek alkalmazása. Vizsgálataink során PCR, denaturáló gradiens gélelektroforézis és szekvencia elemzés alkalmazásával megállapítottuk, hogy a fitoplanktont jelentős részben eddig kontinentális vizekben nem ismert tengeri cianobaktériumok és tengeri eukarióta algák alkották. A pikofitoplanktont tengeri Synechococcus (Cyanobacteria) és tengeri, illetve sós tavi Picochtorum (Chlorophyta) fajok képviselték. A tengeri pikofitoplankton mellett több tengeri nanoplankton taxon (GuiUardia sp., Isochrysis sp.) is kimutatásra került. Ezekben a kontinentális sós tavakban az azonosított tengeri algafajok jelenlétére magyarázat lehet a szél és a vízimadarak általi terjesztés, azonban ennek a kiderítésére további vizsgálatok szükségesek.

Kulcsszavak: sós tó, pikofitoplankton, diverzitás, Synechococcus, Picochlorum.

Bevezetés

Az Erdélyi-medencében a sóbányászat következtében nagyszámú sós tó keletkezett az idők során. Ezen mesterséges hipersós tavak kis felülettel (380-12000 m2) viszont i- gen nagy mélységgel (10-170 m) rendelkeznek (Alexe, 2010). A sós tavak többsége települések határain belül található. Könnyű megközelíthetőségüknek illetve vélt vagy valós gyógyhatásúknak köszönhetően olyannyira kedvelt fürdőhelyekké váltak, hogy egyes esetekben a fürdőzők száma meghaladja az 1100 fő/hektárt. Népszerűségük hozadéka- ként partjukat körülépítették, illetve rekreációs központokat hoztak létre körülöttük. Ezen sós tavak nem rendelkeznek sem befolyóval sem kifolyóval, vízutánpótlásuk csapadék útján valósul meg. Korábbi vizsgálatok megállapították, hogy az erdélyi sós tavak igen erős emberi zavarás alatt állnak, a tavak igen magas trofitással rendelkeznek, többségükben hipertrófnak, illetve eutrófnak minősülnek (Keresztes és mtsai, 2011). Megállapítást nyert, hogy a nanofito- planktont Chlorophyta, Haptophyta és Bacillariophyceae ta- xonok alkotják, illetve hogy a nanoplanktont a sós vizekből közismert DunalieUa salina (Dunai) Teodoresco dominálja (Keresztes és mtsai, 2011). Ezekben a sós tavakban pikocianobaktériumok és pikoeukarióta algák egyaránt előfordulnak illetve hipertróf viszonyok mellett pikofitoplankton dominancia fordulhat elő, ami ellentmond a tengerekben és a kontinentális vizekben megfigyelhető általános trendnek (Keresztes és mtsai, 2011). Megismertük tehát, hogy Erdély sós tavaiban különlegesen fontos szerepet tölt be a pikofitoplankton, amelyeknek azonban faj szintű azonosítása mikroszkópos módszerekkel nem lehetséges a sejtek kis mérete és az egyedi morfológiai bélyegek hiánya miatt. Jelen tanulmány legfőbb célja volt megismerni az Erdély sós tavaiban élő fitoplankton ez idáig teljesen ismeretlen genetikai diver- zitását, illetve molekuláris biológiai módszerek (PCR, DG- GE, szekvencia analízis) alkalmazásával meghatározni a fitoplanktont alkotó fajokat, különös figyelmet fordítva a pi- kofitoplanktonra.

Anyag és módszer

A mintavételezés 2010 júniusában és 2011 februárjában történt Erdély öt településének tíz hiperós tavából (1. ábra). Nyáron a kevert felszíni rétegekből, míg télen több különböző mélységből történt a mintavétel. A mintákat hütőtás- kában, sötétben laboratóriumba szállítottuk. A fitoplanktont alkotó fajok azonosítása cianobaktériumokra és zöldalgákra specifikusan történt PCR, denaturáló gradiens gélelektroforézis (DGGE) és szekvencia elemzés felhasználásával a Keresztes és mtsai-ban (2012) leírtak alapján.

1. ábra.. A vizsgált tavak földrajzi elhelyezkedése.

Désakna [Lacul Cabdic (1)1, Szék [Lacul Bailor (2) és Lacul Säpat (3)1, Kolozs [Lacul Bailor Cojocna (4) és Lacul Durgäu Cojocna (5)1, Torda

[Lacul Tarzan (7), Lacul Ocnei (8) és Lacul Rotund (9)1, Vízakna (Lacul Ocnita-Avram láncú (6) és Lake Fara Fund (10)|.

Eredmények és értékelésük

Az Erdélyi-medence sós tavaiban molekuláris biológiai módszerekkel azonosított fitoplankton fajok az /. táblázatban vannak felsorolva. A cianobakériumokat a tengeri pikofito- plankton kládba tartozó Synechococcus csoport képviselői alkották és az 5. sz. tóból kerültek elő. A tengeri pikofitoplankton kládba tartozó Synechococcus (Cyanobacteria) fajok általánosan elterjedtek óceánokban, illetve tengerekben (Fuller és m- tasi, 2003; Zwirglmaier és mtsai, 2008) és molekuláris alapon jól elkülönülnek a kontinentális vizekben előforduló pikociano- baktériumoktól (Crosbie és mtsai, 2003). Az eukariota pikoal- gákat a Picochlorum (Chlorophyta) nemzetségbe tartozó zöldalgák alkották. A Picochlorum nemzetségbe tartozó fajok széles halotoleranciával rendelkeznek tengeri és hipersós környezetben is előfordulnak (Henley és mtsai, 2002; Henley és mtsai, 2004), jelenlétüket három (1., 4., 6. tó) erdélyi sós tóban sikerült igazolni. Az 5. tóból származó szekvenciák 95,6 %-os hasonlóságot mutattak a Rhizochromulina sp. CCMP 1253 (Heterokontophyta) izolátumhoz, és egy eddig még nem leírt piko mérettartományba tartozó törzshöz (Dictyochophyte sp. RCC332, Heterokontophyta) fajhoz. A kis hasonlósági értékek alapján valószínűsíthető egy eddig ismeretlen faj jelenléte, a- melynek azonosítása az általunk alkalmazott módszerekkel nem volt lehetséges. Az általunk azonosított fajok többségét piko méret feletti méretkategóriába tartozó eukariota algák alkották változatos taxonómiai besorolással. A sós tavakból származó szekvenciák Guillardia (Cryptophyta), Isochrysis (Hapto- phyta), Amphora és Navicula (Heterokontophyta) fajokkal mutattak nagymértékű hasonlóságot. Az 1. tóban előforduló Guillardia illetve a 8. és 9. tóban megtalált Isochrysis fajok előfordulását jelenlegi tudásunk szerint ez idáig csak tengerekből és