Hidrológiai Közlöny, 2018 (98. évfolyam)

2018 / Különszám - SZAKCIKKEK - Szuróczki Sára, Szabó Attila, Korponai Kristóf, Felföldi Tamás, Márialigeti Károly, Tóth Erika: A Fertő vizét és üledékét alkotó baktériumközösségek vizsgálata újgenerációs DNS-szekvenálással

Szuróczki S. ée társai: A Fertő vizét és üledékét alkotó baktériumközösségek vizsgálata újgenerációs DNS-szekvenálással

79

47,654°; K. h. 16,725°). A víz hőmérséklete a novemberi és júliusi mintavételkor a BO ponton 9,8 °C és 18,2 °C, a Kis-Herlakni-tóban 9,9 °C és 20,2 °C, a nádas vizében pedig 10,7 °C és 21,2 °C volt. A kompozit vízmintákat vízoszlop mintavevővel gyűjtöttük, az aktuális vízmélység figyelembevételével. Az üledékek mintázása üledék mintavevő henger segítségével történt. A kompozit vízmintákból 1-1 liternyit autoklávban sterilizált csavarku- pakos üvegekben, az üledékoszlopokkal együtt hűtőtáskában laboratóriumba szállítottuk, majd azokat feldolgozásig 4 °C-on tároltuk. A mintákból a mintavételt követő 24 órán belül elvégeztük a DNS-kivonást.

DNS-kivonás a víz- és üledékmintákból

A vizmintákból 250-250 ml-t 0,22 pm pórusátmérőjű szűrőn (GSWP típusú kevert cellulóz membránfilter, Millipore) átszűrtük, majd azokat feldolgozásig -20 °C- on tároltuk. Az üledékoszlopok felső 10 cm-es rétegeit steril körülmények között homogenizáltuk, majd azokból 1,5-1,5 g-ot szintén -20 °C-on lefagyasztottunk. A közösségi DNS-t a membránfilterekből és az üledékmintákból Ultraclean® PowerSoil DNA Isolation Kit (MoBio) segítségével a gyártó utasításai szerint vontuk ki, azzal a módosítással, hogy a mechanikai sejtfeltárást 2 percen keresztül 30 Hz-en Mixer Mill MM301 típusú sejtmalomban (Retsch) való rázatással végeztük.

Újgenerációs DNS-szekvenálás és a baktérium

taxonok azonosítása

A baktériumtaxonok azonosításához polimeráz láncreakcióval a 16S rRNS-t kódoló génjük egy szakaszát szaporítottuk fel B341F (5’ - CCT ACG GGN GGC WGC AG - 3') és B805NR (5’ - GAC TAC NVG GGT ATC TAA TCC - 3’) primerek segítségével a Szabó és társai (2017) által megadott protokoll szerint. Az újgenerációs DNS-szekvenálást Ion Torrent PGM™ platformon végeztük Ion PGM™ Template IA 500, Ion 314™ Chip v2 BC és Ion PGM™ Hi-Q™ View Sequencing kitek felhasználásával a gyártó protokollja szerint. A szekvenálást megelőzően a DNS minőségi ellenőrzése, illetve a szekvenálást követő bioinformatikai elemzések a Szabó és társai (2017) által részletesen ismertetett módon történtek.

EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

A víz- és üledékmintákból összesen 4506 és 2062 szekvenciát kaptunk. A mintákból összesen 18 különböző baktérium phylumot azonosítottuk, amelyek közül sok a kizárólag nem-tenyésztett képviselőket tartalmazó. Vizsgálataink szerint az üledék- és vízminták baktériumközösségei jelentős eltéréseket mutattak (7. ábra).

A Kis-Herlakni belső tó és a nádas vizének baktériumközössége mind phylum, mind nemzetség-szinten egymáshoz nagyfokú hasonlóságot mutattak, és elkülönültek a nyílt víz (B0 pont) baktériumközösségétől (7. ábra). A nyílt vízben az Actinobacteria phylum relatív abundanciája magasnak bizonyult (39,9% és 38,9%). Mellettük a Proteobacteria (26,8% és 21,6%) és a Cyanobacteria (16,4% és 14,7%) phylumok képviselői jelentek meg nagyobb számban. A vízmintákban a Proteobacteria phylumból döntően az édesvizekre jellemző Betaproteobacteria osztály (Zwart és társai 2002) tagjait azonosítottuk. A Kis-Herlakni belső tó és a nádas vizében az Actinobacteria phylum aránya kisebb volt (15,7%-l 7,4%), míg a Bacteroidetes (37,9%-48,0%) illetve a Proteobacteria phylum (31,7%-36,5%) tagjai voltak számottevőek. Kimutatható volt számos, 2%-os relatív gyakoriság alatt előforduló phylum is (ezek az 7. ábrán „egyéb” kategóriában szerepelnek).

Az őszi és nyári vízminták baktériumközösségei között magasabb taxonómiai (phylum) szinten kevés eltérés mutatkozott. A nyílt vízi B0 pont esetében nyáron a Parcubacteria és Planctomycetes phylumok relatív aránya kismértékben nőtt (1,0%-ról 3,4%-ra, illetve 0,7%-ról 2,0%-ra), míg a Proteobacteria-é csökkent (26,8%-ról 21,6%-ra). A Kis-Herlakni-tó és a nádas vizében a nyári mintavétel során szintén kismértékben nőtt a Parcubacteria phylum relatív abundanciája, és a Firmicutes képviselői is megjelentek (7. ábra). Ezen taxonok megjelenését befolyásolhatja a környezet hőmérséklete.

Az üledékmintákban a Proteobacteria phylum volt domináns (25,4%-51,2%), mellettük a Chloroflexi, a Bacteroidetes, a Chlorobi, a Nitropsirae és az Aminicenantes képviselt számottevő részesedést (7. ábra). A Proteobacteria-n belül főleg a Delta- és a Betaproteobacteria osztályok voltak jelentősek.

A nyílt vízből származó üledékmintákban novemberről júliusra megnőtt a Proteobacteria (40,6%-ról 51,2%- ra) és a Bacteroidetes (4,4%-ról 11,4%-ra) phylum aránya, míg az Aminicenantes részesedése lecsökkent (9,7%-ról 1,9%-ra). A Kis-Herlakni-tó üledékében számottevő változást elsősorban a Bacteroidetes phylum esetében mutattunk ki (relatív abundancia-változás 6,5%- ról 15,7%-ra), míg a nádas üledékében a legszembetűnőbb a Cyanobacteria és Verrucomicrobia phylum novemberről júliusra való eltűnése volt (7. ábra).

Ha az eredmények részletesebb felbontását nézzük, akkor a nyílt vízben domináns Actinobacteria phylumot nagyrészt tenyésztésbe nem vont csoportok (a hgcl klád és a ’CL500-29 marine group’) alkották (2. ábra), előbbi részesedése a bakterioplankton közösségen belül 13,6% illetve 12,6%, utóbbié pedig 17,5% illetve 19,9% volt. Míg a hgcl klád (más néven acTHl klád) egy édesvízi mikroorganizmusokat tartalmazó (Zwart és társai 2002) taxon, addig a ’CL500-29 marine group’-ot (más néven acIV kládot) (Newton és társai 2011) változatos vizes élőhelyekről mutatták ki [édesvizű oligotróf tavak (Urbach és társai 2001), oligoszalin tavak (Liu és társai 2013), delta torkolatú folyó (Stepanauskas és társai 2003), Balti-tenger (Lindh és társai 2015a)]. Lindh és társai (2015b) kísérleteik során negatív összefüggést tapasztaltak az oldott szerves anyagok mennyisége (6 mg C x T1), valamint a ’CL500-29 marine group’ és a hgcl klád közösségen belüli relatív abundanciája között. Ezt feltehetően alátámasztják az eredményeink is, mivel a Fertő nyílt vizénél egy nagyságrenddel magasabb CDOM értékű Kis-Herlakni belső tó és nádas vizéből (Szuróczki és társai 2017) csupán elenyésző arányban (0,2-2,8%) mutattuk ki ezt a két csoportot. Korponai és társai (2016)