Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 4. szám - Mentes Anikó - Keresztes Zsolt Gyula - Hegyi Anna - Márialigeti Károly - Máthé István - Somogyi Boglárka - Vörös Lajos - Felföldi Tamás: Tengeri pikocianobaktériumok Erdély sós tavaiban
19 Tengeri pikocianobaktériumok Erdély sós tavaiban Mentes Anikó1, Keresztes Zsolt Gyula2’3’4, Hegyi Anna1, Márialigeti Károly1, Máthé István3, Somogyi Boglárka3, Vörös Lajos3, Felföldi Tamás1 'ELTE Mikrobiológiai Tanszék, 1117. Budapest, Pázmány Péter sétány 1/c. ( tamas.felfoldi@gmail.com ) 2BBTE Kísérleti Biológiai Tanszék, Ro-400084. Kolozsvár, Kogálniceanu utca 1. 3MTA Ökológiai Kutatóközpont, Balatoni Limnológiai Intézet, 8237. Tihany, Klebelsberg Kuno utca 3. 4Edutus Főiskola, Műszaki Intézet; 2800. Tatabánya, Stúdium tér 1. 3EMTE Biomérnöki Tanszék, Ro-530104. Csíkszereda, Szabadság tér 1. Kivonat: A nyilt tengeri és óceáni ökoszisztémákban zajló elsődleges termelés jelentős részét (akár 80%-át is) a Prochlorococcus és Synechococcus pikocianobaktérium nemzetségek tagjai végzik. A globális szinten jelentős Synechococcusok fő filogenetikai csoportjai (kládok) sok esetben eltérő élőhely-preferenciával jellemezhetőek. A Synechococcusok fellelhetőek kontinentális vizekben is, ezek azonban jellemzően a tengerekben és óceánokban előforduló csoportoktól filogenetikailag teljesen elkülönülő kládokba sorolhatók. E kisméretű cianobaktériumok csoportjainak azonosítása molekuláris biológiai módszerekkel történik a megkülönböztető morfológiai bélyegek limitáltsága miatt. Kutatásunk során három erdélyi sós tó, a tordai Tarzan-tó, a dés- aknai Cabdic-tó és a szovátai Medve-tó vízmintáit vizsgáltuk a pikocianobaktérium közösség összetételének részletesebb megismerése céljából a riboszómális RNS operon nem kódoló szakaszának (ITS) és a 16S rRNS gén összehasonlító bázissorrend elemzésével. Kimutattuk, hogy mindhárom tó planktonikus Synechococcus közösségét főként tengeri és óceáni környezetekből leírt filotípusok alkották. Ezért valószínűsíthető, hogy Erdély sós tavainak jelentős részében nem a kontinentális vizekben általánosan előforduló pikocianobaktérium csoportok dominálnak. Kulcsszavak: sós tavak, Erdély, pikocianobaktériumok, Synechococcus nemzetség, 16S riboszómális RNS gén, ITS. Bevezetés A szabadon élő Synechococcus pikocianobaktériumok a nyílt tengerek és óceánok legtöbb régiójában jelen vannak (Rocap és mtsai, 2002; Zwirglmaier és mtsai, 2008). A Synechococcusok és közeli rokonai a Prochlorococcu- sok az ezekben az ökoszisztémákban történő elsődleges termelés meghatározó részéért felelősek, így a szén-ciklusban való részvételük globális fontossága miatt a kutatók egyre nagyobb érdeklődést mutatnak irántuk (Fuller és mtsai, 2003; Ahlgren és Rocap, 2012). A Synechococcusok ökológiailag és filogenetikailag is diverzek. Előfordulnak kontinentális édes- és sós vizekben is, azonban ezeket az óceáni és tengeri társaiktól eltérő filogenetikai csoportokba sorolják (Rocap és mtsai, 2002; Crosbie és mtsai, 2003; Felföldi és mtsai, 2009 és 2011). E kisméretű cianobaktériumok faji szintű meghatározása körülményes (Castenholz és Norris, 2005). A morfológiai bélyegek elemzése nem elegendő az alacsonyabb rendszertani kategóriák definiálásához, ezért egyre inkább előtérbe kerülnek a molekuláris biológiai módszerekkel végzett filogenetikai elemzések. A pikocianobaktériumok faji szintű csoportjainak megalkotása sokszor azért sem lehetséges, mivel nagyon nehéz tiszta tenyészetüket létrehozni. Emiatt az elkülönülő, monofileti- kus leszármazási vonalakat különböző kóddal ellátott filogenetikai csoportokként, ún. kládokként jelölik (Castenholz és Norris, 2005). A helyzetet tovább bonyolítja, hogy kevés adat áll rendelkezésünkre, továbbá egy-egy molekuláris biológiai vizsgálat nem mindig azonos DNS szakasz elemzése alapján történik (Ahlgren és Rocap, 2012). A vizsgálatunk tárgyát három erdélyi sós tó, a tordai Tarzan-tó, a désaknai Cabdic-tó és a szovátai Medve-tó vízmintáinak molekuláris elemezése képezte a planktonikus pikocianobaktérium közösség összetételének részletesebb megismerése céljából. A korábbi mikroszkópos vizsgálatok eredményei ugyanis azt mutatták, hogy a nagy sókoncentráció ellenére ezek a szervezetek különösen nagy számban fordulhatnak elő az Erdélyi-medence sós tavaiban (Keresztes, 2012). 16S-1247f 340 23S^16U8r | 16S rRNS ITS-i 23S rRNS 1TS-2 SS rRNS OXY-107Í OXY-13I3r 1. ábra. A Synechococcusok riboszómális RNS operonjának szerkezete. A nyilak a PCR és szekvenálás során használt primerek hozzávetőleges pozícióját jelölik. Az ábra nem méretarányos. Anyag és módszer A mintavétel körülményeit, valamint a minták fiziko- kémiai paramétereinek meghatározását és a fitoplankton vizsgálatok módját már korábbi munkák során közöltük (/. táblázat; Hegyi és mtsai, 2012; Keresztes és mtsai, 2012). A vízmintákból a közösségi DNS-t az UltraClean Water DNA Isolation Kit (MoBio Laboratories) segítségével vontuk ki. A 16S rRNS gént és az ITS-1 régiót (7. ábra) PCR segítségével, az OXY-107f és OXY-1313r (Fuller és mtsai, 2003) illetve a 16S-1247f és 23S-1609r primereket (Rocap és mtsai, 2002) alkalmazva szaporítottuk fel. A klónozást és a bázissorrend elemzéseket megelőzően a PCR termékeket EZ-10 Spin Column PCR Product Purification Kit (Bio Basic) segítségével tisztítottuk meg. A klónkönyvtár készítést a kék-fehér szelekción alapuló pGEM-T és pGEM-T Easy Vektor System- mel (Promega) végeztük el a gyártó utasításait követve. A kiónok csoportosítása esetében a DNS amplifikációja két lépésben, először M13 primerpárral (Sambrook és Russell, 2001), majd a klónozás előtt használt primerekkel történt. Az így kapott DNS fragmentekkel restrikciós emésztést végeztünk, amely során Alul és Hin6l (Fer1. táblázat. A vizsgált minták főbb jellemzői Tó neve (kiónok jele) Mintavétel ideje Mintavételi mélység (m) NaCl (%) pH T <°C) DO (mg/L) Chl (Ug/L) PC AB (104 sejt/mL) PEU AB (104 sejt/mL) Medve-tó • 2010.04.30. 2,0 6,8 7,9 26,8 2,8 17,2 113,8 0 Cabdic-tó o 2010.07.22. 0.1 5,5 8,9 28,2 10,5 104,0 730,2 0 Tarzan-tó • 2011.02.08. 2,5 3,4 7,3 8,2 2,1 9,0 44,1 5,4 Rövidítések: T - hőmérséklet, DO - oldott 02 tartalom, Cili - klorofill-a koncentráció, PC AB - pikocianobaktérium abundancia, PEU AB - pikocukarióta alga abundancia
