Прокариотное разнообразие микробного сообщества донных осадков содово-соленого озера Зун-Торей (Забайкальский край, Россия)

Прокариотное разнообразие микробного сообщества донных осадков содово-соленого озера Зун-Торей (Забайкальский край, Россия) / А. С. Сыренжапова, Е. Ю. Абидуева, О. П. Дагурова, Д. Д. Бархутова // Вестник Бурятского государственного университета. Биология, география. 2023. № 2. С. 3–7.

Содово-соленые озера являются уникальными водными экосистемами, характеризующимися высокой концентрацией солей и щелочными рН, которые создают благоприятные условия для развития прокариотных организмов в водной толще и донных осадках. Содово-соленое озеро Зун-Торей расположено в Торей-ской впадине, являющейся частью Улдза-Торейской равнины, которая занимает обширную территорию Забайкальского края России и северной Монголии. Полу-аридный климат и мелкосопочный рельеф с большим количеством депрессий, характерные для этого региона, способствуют формированию многочисленных содово-соленых, содовых, соленых и солоноватых озер. Значительные суточные и сезонные перепады температуры, характерные для данного региона, вызывают изменения физико-химических и гидрохимических условий обитания микробных сообществ в этих озерах. Изменения химического компонентного состава, минерализации, окислительно-восстановительного потенциала и других показателей воды озер оказывают влияние на разнообразие структурных и функциональных характеристик микробных сообществ [1; 3].

Цель исследования — определить прокариотное разнообразие микробного сообщества донных осадков содово-соленого озера Зун-Торей методом высокопроизводительного секвенирования.

Объекты и методы

Пробы для исследований отбирали в августе 2021 г. в северо-восточной части озера Зун-Торей. Физико-химические показатели воды определяли с помощью портативных приборов и общепринятыми гидрохимическими методами [4]. Для выделения ДНК был использован набор реактивов NucleoSpinSoil (Macherey-Nagel, Германия) согласно инструкции производителя. ПЦР продукты очищали по рекомендованной фирмой Illumina методике с использованием магнитных частиц AMPureXP (BeckmanCoulter, США).

Разнообразие микробного сообщества изучали методом высокопроизводительного секвенирования гена 16S рРНК с использованием платформы IlluminaMiSeq. Исследование проводилось с использованием оборудования ЦКП «Геномные технологии, протеомика и клеточная биология» ФГБУ Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии.

Результаты и обсуждение

Озеро Зун-Торей соединено с озером Барун-Торей узкой протокой Уточи и образует водно-болотные угодья, называемые Торейскими озерами. На момент исследований озеро Зун-Торей было полувысохшим и на берегах были отмечены высулы солей. Температура воды в момент отбора проб составляла +26,70С, рН 9,7, минерализация 7,8 г/л. Концентрация карбонатов и гидрокарбонатов составляла 2,21 и 4,73 г/л соответственно; ионов натрия — 4,2 г/л. Типизация воды, по О. А. Алекину, показала, что озеро относится к гидрокарбонатно-натриевому типу [5]. Концентрация хлоридов составляла 0,56 г/л, сульфатов — 0,98 г/л.

Впервые изучен таксономический состав микробного сообщества в донных осадках содово-соленого озера Зун-Торей. Было проанализировано 40 254 последовательности, количество операционных таксономических единиц (ОТЕ) составляло 511. В изученном образце донных осадков доминировали бактерии, представители архей составляли долю 4% (рис. 1). Археи в основном представлены родами Halalkaliococcus, Halohasta, Halorubrum, Natronococcus, Natronorubrum семейства Halobacteriaceae, состоящего из представителей, способных выживать в экстремальных экологических нишах; метаногенамиродов Methanobacterium, Methanobrevibacter семейства Methanobacteriaceae; аммоний-окисляющими археями Candidatus Nitrocosmicus, Candidatus Nitrosospharea семейства Nitrososphareaca e.

Обнаружены представители 6 бактериальных филумов, доминирующими из которых были Actinobacteriota (31%), Bacteroidota (30%), Firmicutes (12%) и классы Alphaproteobacteria (8%) и Gammaproteobacteria (5%) филума Proteobacteria . Незначительная доля в сообществе исследуемого озера приходилась на представителей филума Planctomyceotota (1%) и других филумов (2%). Неклассифицированные последовательности составляли 7%.

Рис. 1. Таксономическое разнообразие прокариот в донных осадках озера Зун-Торей

Наиболее многочисленный филум Actinobacteriota в основном представлен актинобактериями порядков Micrococcales, Nitriliruptorales, Propionibacteriales, Microtrichales Rubrobacterales, Coriobacteriales. Доминировали роды Nesterenkonia (5,8% всех последовательностей), неклассифицированный род семейства Nitriliruptoraceae (6,9% всех последовательностей), относящиеся к га-лоалкалофилам.

Представители порядков Bacteroidales, Chitinophagales, Flavobacteriales, Balneolales в основном составляли второй по многочисленности филум Bacteroidota. Значительная доля в сообществе принадлежала к широкораспространенному семейству Cyclobacteriaceae , в том числе встречающемуся в микробном сообществе содовых озер.

Филум Firmicutes в основном соотнесен с представителями порядков Bacillales, Lactobacillales, Paenibacillales, Clostridiales . Доминировали представители семейства Bacillaceae (4,1% всех последовательностей), способные к спорообразованию.

Протеобактерии были представлены классами альфапротеобактерий и гамма-протеобактерий. К классу Alphaproteobacteria относились представители порядков Rhizobiales, Caulobacterales, Acetobacterales, к классу Gammaproteobacteria — представители порядков Pseudomonadales, Oceanospirillales, Burkholderiales, Pseudomonadales .

Таким образом, установлено, что наибольшую долю в микробном сообществе донных осадков содово-соленого озера Зун Торей составляют представители фи-лумов Actinobacteriota, Bacteroidota, Firmicutes, Proteobacteria. Основу сообщества составляли галоакалофильные микроорганизмы, характерные для экстремальных местообитаний.