Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

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

17 Diverzitás vizsgálatok a Böddi-szék vizének planktonikus baktériumközösségein egy alga tömegprodukció idején Borsodi Andrea

1, Knáb Mónika

1, Czeibert Katalin

1, Palatinszky Márton

1, Krett Gergely', Somogyi Boglárka

2, Vörös Lajos

2, Márialigeti Károly

1 ^LTE Mikrobiológiai Tanszék, 1117, Budapest, Pázmány P. sétány 1/C 2MTA BLKI, 8237. Tihany, Klebeisberg K. u. 3. Kivonat: A Kiskunsági Nemzeti Park területén található sekély vizű székek lúgos kémhatású és mérsékelten sós vizében a fototróf mikroorganizmusok, elsősorban a pikocianobaktériumok domináns előfordulása jellemző. Kutatásunk során a Böddi-székböl származó vízminták bakteriális diverzitásának feltárására törekedtünk egy kora nyáron megfigyelt alga tömegprodukció idején. A vízmintákat különböző táptalajokra szélesztettük, majd az izolált 93 baktériumtörzs genotípusos csoportosítását követően 66 reprezentáns 16S rRNS génjének bázissorrend elemzését végeztük el. A legtöbb törzs alkalofil vagy alkalitolcráns és mérsékelten halofil Bacillus, Gracilibacillus, Algoriphagus, Aquiflexum, Alkalimonas, Nitrincola, Halomonas fajok képviselőjének bizonyult. Más törzsek alkalofil és fototróf anyagcserére is képes bíbor nem kén baktériumokkal (Erythrobacter és Rhodobaca) mutatták a legközelebbi rokonságot. A 16S rRNS gén szekvencia-analízisén alapuló klónkönyvtár elemzése Proteobacteria, Bacteroidetes és Spirochaetes dominanciát mutatott. A tenyésztéses és molekuláris biológiai vizsgálatok összesített eredményei olyan kénkörforgalomra épülő közösségi anyagcserére utalnak, mely az aerob és anaerob fototróf közösségek (Prochlorococcus, Anabaena, Rhodobaca, Rhodobacter, Rhodovulum, Ectothiorhodospira) primer produkciójára épül. Ehhez kapcsolódnak a szikes tó extrém kémiai paramétereihez alkalmazkodott s szerves anyagok lebontását végző kemoorganotróf anyagcseréjü aerob (

Bacillus, Halomonas, Alkalimonas) és obligát anaerob (Desulfonatronum, Geobacter, Desulfobotulus, Anoxynatronum, Spirochaeta) mikrobák. Kulcsszavak: Böddi-szék, anoxikus fototróf baktériumok, 16S rDNS szekvencia analízis, faji diverzitás. Bevezetés A Föld arid és szemiarid térségeire (pl. Észak- és Kelet-Afrika, USA nyugati területei, Kelet-Európa, Ázsia) korlátozódó szikes, sziksós és nátron tavak elsősorban a vizek magas hőmérséklete, a nagy fényintenzitás, és a tápanyagok bőséges jelenléte miatt hatalmas mértékű primer produkcióval jellemezhetők. Az oxigén termelő cianobaktériumok domináns előfordulása mellett a vizekben lévő nagy mennyiségű szulfidion és a gyakran kialakuló anoxikus környezet kedvező feltételeket teremthet a haloalkalofil fototróf bíbor kén és bíbor nem kén baktériumok tömeges elszaporodásának is, melyeknek szerepe lehet a vizek vöröses-barnás elszíneződésének kialakulásában is (Jones és mtsai, 1998; Madigan, 2003). A Duna-Tisza-közén található fehér vizű szikes tavak planktonikus alga közösségein végzett korábbi kutatási eredmények is igazolták, hogy a fototróf biomassza túlnyomó részét, akár 74-99 %-át az átlagosan 1 Dm átmérőjű pikoalgák képezik (Vörös és mtsai, 2005). A pikoplankton összetétele elsősorban a szikes tavak vizének fény és hőmérséklet változását követve jellegzetes szezonális dinamikát mutat. Míg tavasszal és ősszel a pikoeukarióta szervezetek, addig nyáron a pikocianobaktériumok domináns előfordulását figyelték meg, amit pikoeukarióta és pikocianobaktérium törzsek laboratóriumi vizsgálata is megerősített (Somogyi és mtsai, 2007). A Böddi-szék egyike a Kiskunsági Nemzeti Park területén található fehér vizű szikes tavaknak, melyben 2008. júniusában, a kiszáradást megelőző időszakban hatalmas alga tömegprodukciót figyeltünk meg. A rendkívül sekély víz felszíne sárgászöld színű, míg az üledékfelszínnel határos vízréteg rózsaszínből bíborba hajló biotikus eredetű elszíneződést mutatott. Jelen vizsgálat célja a víz vöröses elszíneződésért is felelős mikrobiális diverzitás feltárása volt tenyésztésen alapuló és tenyésztéstől független molekuláris biológiai eljárások együttes alkalmazásával. Vizsgálati anyag és módszerek A Böddi-szék vizéből 2008. június 26-án gyűjtöttünk mintát. Mintavételkor a víz mélysége 5 cm, hőmérséklete 33°C volt. A helyszínen a következő fiziko-kémiai paramétereket mértük: vezetőképesség 15,7 mS cm"

1, pH 9,7, oldott oxigén tartalom 32,7 mg l"

1 (458 %). A hűtve tárolt és 24 órán belül laboratóriumba szállított vízmintákból hígítási sorozatot készítettünk, és annak tagjaiból pH 9,0 értékre beállított tengervizes (DSMZ Medium 246) és 5 % (w/v) NaCl-dal kiegészített R2A (DSMZ Medium 830) táptalajokra szélesztettünk (www.dsmz.de). Az 1 hetes 28°C-os inkubációt követően fejlődött eltérő telepmorfológiai tulajdonságokat mutató, különálló telepeket a lemezekkel azonos összetételű ferde tápagarra izoláltuk. A baktériumtörzsek 16S rDNS bázissorrend elemzésére alapozott faji szintű azonosításhoz a törzsek genomiális DNS-ét V-gene kit segítségével nyertük ki, majd a 16S rDNS szakaszokat 27f és 1492r univerzális eubakteriális primer pár felhasználásával szelektíven felszaporítottuk. A PCR termékeket restrikciós enzimekkel végzett hasítási mintázatuk (ARDRA) alapján csoportosítottuk, és a csoport reprezentánsok szekvenálását 519r primer felhasználásával a jelölt terminátorú ciklikus szekvenálás módszerével végeztük. A kapott szekvenciák filogenetikai hovatartozását az NCBI és az EzTaxon (

Chun és mtsai, 2007) internetes adatbázis segítségével ellenőriztük. A bakteriális diverzitás minél teljesebb feltárása érdekében a mintákból közvetlenül kinyert közösségi DNS-nek a 16S rRNS-t kódoló génszakaszát vizsgálva molekuláris klónkönyvtárat hoztunk létre, melynek feldolgozásakor a korábbi szikes tavi kutatások során alkalmazott eljárást követtük (Borsodi és mtsai, 2005). Eredmények és értékelésük A tenyésztés során a kétféle táptalajról 93 baktériumtörzset izoláltunk, melyek közül 66 törzset sikerült tiszta tenyészetben fenntartani és genotípusuk alapján csoportosítani. A reprezentatív baktériumtörzsek a 16S rRNS gén közel 500 bp hosszúságú szakászának bázissorrend elemzése alapján a Firmicutes, Proteobacteria és Bacteroidetes filogenetikai törzsek különböző fajaival mutattak 93-99 %-os szekvencia egyezést. A klónkönyvtárból származó 96 molekuláris klón ARDRA csoportosítása 44 féle hasítási mintázatot mutatott. A bázissorrend elemzés a reprezentáns klónok Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, Spirochaetes, Cyanobacteria, Fibrobacteres filogenetikai törzsekbe, valamint a Lentisphaerae és a Tenericutes taxonómiai csoportokba való besorolását eredményezte (1. táblázat). A baktériumtörzsek és a klón szekvenciák legnagyobb része (59 illetve 37 %-a) a Proteobacteria törzsbe tartozott. Az alkalmazott tenyésztési körülményeknek megfelelően a baktériumtörzsek között elsősorban a Böddi-szék vizének fiziko-kémiai sajátságaihoz alkalmazkodott és a szerves anyagok lebontásában résztvevő alkalofil és mérsékelten halofil vagy halotoleráns, aerob kemoorganotróf anyagcseréjü baktériumfajok képviselőit azonosítottuk legnagyobb számban. Közöttük a korábbi tenyésztésen alapuló vizsgálatainkból domináns előfordulásúként leírt Bacillus fajok mellett (Borsodi és mtsai, 2005), az elsőként ugyancsak alkalikus vízi környezetekből kitenyésztett Marinospirillum alkaliphilum (Kína, Belső-Mongólia, Haoji-tó; Zhang és mtsai, 2002), illetve Nitrincola lacisaponensis (USA, Soap Lake; Dimitriu és mtsai, 2005) kerültek elő nagyobb számban. A Balti-tenger vizéből egy planktonikus vízvirágzás során kitenyésztett és fakultatív anaerob nitrát redukáló anyagcserére is képes Belliella balticum (Brettar és mtsai, 2004a) és Aquflexum balticum (Brettar és mtsai, 2004b) fajokkal rokon kiskunsági baktériumtörzseink a típustörzsekkel mindössze 90-95 %-os szekvencia egyezést mutattak.