Hidrológiai Közlöny, 2015 (95. évfolyam)
2015 / 5-6. különszám - LVI. Hidrobiológus Napok előadásai
91 Ismeretlen fototróf mikroorganizmusok hazai vizekben - az infravörös mikroszkópi technika jelentősége a limnológiában Tugyi Nóra1, Vörös Lajos1, Boros Emil1, Felföldi Tamás2, Márialigeti Károly2, Somogyi Boglárka1 'MTA ŐK Balatoni Limnológiai Intézet, 8237 Tihany, Klebelsberg Kuno u. 3. 2Eötvös Lóránd Tudományegyetem, Mikrobiológiai Tanszék, 1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/C. Kivonat: Kulcsszavak: A fototróf mikroorganizmusok egy különleges, az infravörös fényt hasznosító csoportjának (aerob anoxikus fototróf [A- AP] szervezetek) széleskörű elterjedését és jelentős ökológiai szerepét tengerekben és óceánokban az elmúlt egy évtizedben fedezték fel. Kontinentális vizekben az AAP szervezetek előfordulását még alig ismerjük, ez idáig csehországi és közép-ázsiai tavakban mutatták ki jelenlétüket. A hagyományos mikroszkópi eljárásokkal ezek az élőlények nem detektálhatok, ehhez ugyanis a spektrum közeli infravörös tartományára kell az észlelést kiterjesztenünk. Célunk volt az AAP szervezetek előfordulásának megismerése hazai vizeinkben 2014 nyarán egy újonnan beszerzett Olympus XM10-IR infravörös kamera segítségével, epifluoreszcens mikroszkópi technikával. A kapott eredmények igazolták, hogy az AAP szervezetek hazai vizeinkben is nagyszámban megtalálhatóak: a Balatonból, a Fertőzug szikes tavaiból, a Somogy-me- gyei halastavakból és a Duna-Tisza közi szikes tavakból egyaránt kimutattuk jelenlétüket, egyes produktív tavakban kiemelkedően magas (közel 100 millió sejt milliliterenként) abundancia értékekkel. Az AAP szervezetek mennyisége a fito- plankton biomassza (a-klorofill) növekedésével jelentősen nőtt. Ezen mikroorganizmusok a bakterioplankton abundanci- ájának 4-40 %-át tették ki, amely igen jelentős anyagforgalmi szerepre utal. aerob anoxigenikus fototrófok (AAP), fotoheterotróf életforma, sekély tavak, infravörös mikroszkópia. Bevezetés Sekély tavaink algavilágát már az 1800-as évek végétől kezdve tanulmányozzák. Ugyanakkor a hagyományos fénymikroszkópos módszerekkel csupán a nagyobb méretű algák (mikro- és nanoplankton) vizsgálatára volt lehetőség. Az 1970-es évek végén a fluoreszcens technikák alkalmazásának köszönhetően felfedezték, hogy apró, bakteriális méretű algák - fotoautotróf pikoplankton; < 3pm - népesítik be az óceánok és tengerek felső régióját, csakúgy, mint a kontinentális tavak többségét (Johnson & Sieburth, 1979; Waterbury és mtsai., 1979; Vörös és mtsai., 1991). Az autotróf pikoplankton felfedezése teljesen átalakította a vízi táplálékhálózatról és anyagforgalomról korábban kialakult képet. Kiderült továbbá, hogy az algák által fixált szén jelentős része (akár 90 %) a mikrobiális táplálékhálózaton (’microbial loop’) halad keresztül, amelyben az autotróf pikoplankton és a hetero- tróf bakterioplankton produkciója a heterotróf nanofla- gelláták közvetítésével jut el a magasabb trofikus szintek felé (Azam és mtsai., 1983). Az ezredfordulón a fluoreszcens mikroszkóp képalkotásának kiterjesztése az infravörös tartományba egy hasonló jelentőségű felfedezéshez vezetett (Kolber és mtsai., 2000, Kolber és mtsai., 2001). Óceánokban és tengerekben ugyanis leírták, hogy nagy számban vannak jelen infravörös autofluoreszcenciát mutató baktériumok, a- melyek a-bakterioklorofill tartalmuk révén képesek a közeli infravörös tartomány (800-900 nm) hasznosítására (Kolber és mtsai., 2000, Kolber és mtsai., 2001). Ezek az ún. AAP-szervezetek (aerob anoxigenikus fototrófok) a- lapvetően kemoorganoheterotróf életmódot folytatnak: e- nergiaszükségletüket (ATP-termelés), valamint a redukáló erőt (redukált koenzimek, pl. NADH+H+ termelése) szerves anyagokra alapozva fedezik és hasonlóképp szénforrásként is szerves szubsztrátokra van szükségük, minthogy az algákkal szemben a szervetlen szén megkötésére nem képesek (Koblízek és mtsai., 2010). Fényenergia hasznosító képességük révén (ciklikus fotofoszfo- riláció) ugyanakkor kiegészítő ATP forrásra tesznek szert. Ez kompetitiv előnyt jelent számukra a csak heterotróf anyagcserére képes baktériumokkal szemben (Koblízek és mtsai., 2007). Az elmúlt évek kutatásai kimutatták, hogy az AAP-szervezetek a tengerekben és ó- ceánokban igen jelentős anyagforgalmi szereppel rendelkeznek: a heterotróf baktériumok biomasszájának akár 10-20 %-át is alkothatják (Masin és mtsai., 2006; Salka és mtsai., 2008; Cottrell és Kirchman, 2009; Chen és mtsai., 2011). Szaporodási rátájuk ráadásul a heterotróf baktériumokénál jelentősen nagyobb lehet (Sieracki és mtsai., 2006; Koblízek és mtsai., 2007). Az óceánokból és tengerekből izolált AAP törzsek filogenetikailag a legtöbb esetben az Alphaproteobacteria osztályba tartoztak. Az osztályon belül pedig leginkább a Roseobacter és az Erythrobacter nemzetség tagjait azonosították (Shiba és mtsai., 1991; Biebl és mtsai., 2005). Kontinentális vizekben kutatásuk csupán az elmúlt évtizedben kezdődött (2008-tól), ez idáig hegyvidéki tavakban, víztározókban és sós sztyepptavakban igazolták az AAP szervezetek jelenlétét (Masine és mtsai., 2008; Medová és mtsai., 2011; Cuperová és mtsai., 2013). Irodalmi adatok alapján az AAP szervezetek abundanciája a nyílt óceánokban 3x 102 és 1.94><105 sejt mL'1 között volt (1. ábra\ Schwalbach és Fuhrman, 2005; Lami és mtsai., 2007). A hegyvidéki tavakban, Cuperová és munkatársai (2013) hasonló abundancia értékeket tapasztaltak (1x 103 -1.3xl05 sejt mL'1). Nagyobb abundancia értékeket (1x105-5.1x105 sejt mL'1) közöltek tengeröblökben (Waidner és Kirchman, 2007), valamint a Nyugat- Szibéria déli részén elterülő sós sztyepptavakban, ahol meny- nyiségük 10x105 sejt mL'1 és 170xl05 sejt mL'1 között volt (Medová és mtsai., 2011). Célkitűzés Célunk volt az aerob anoxigenikus fototrófok (AAP) előfordulásának megismerése hazai sekély tavakban. Célunk volt továbbá az AAP-szervezetek, a pikoalgák és a heterotróf baktériumok mennyisége közötti esetleges kapcsolatok feltárása. Anyag és módszer Az AAP szervezetek vizsgálatához a vízmintavétel 2014 nyarán történt összesen 27 mintavételi ponton, a- melyek különböző víztípusokat reprezentáltak. A Balatonban a Keszthelyi-, Szigligeti-, Szemesi- és a Siófokimedencében (Tihany és Balatonfíízfő) 2014. július 21. és szeptember 8. között 4 alkalommal vettünk vízmintát. A Fertőzug esetében a Fertő tó nyílt vízi területén (BO és a Fertőrákosi-öböl), a belső tavakban (Kis- Herlakni, Nagy-Herlakni), és továbbá három szikes tóban (Nyékiszállás, Borsodi-dűlő [Magyarország], Darscho-ban [Au
