Establishment of Microbial Eukaryotische Anreicherungskulturen aus einer chemisch geschichteten antarktischen See und Bewertung der Kohlenstoff-Fixierung Potential
Summary
Mikrobielle Eukaryonten sind sowohl eine Quelle der photosynthetisch gewonnene Kohlenstoff und oben räuberische Arten in permanent eisbedeckten Antarktis Seen. Dieser Bericht beschreibt eine Bereicherung Kultur Ansatz zur metabolisch vielseitiges mikrobielle Eukaryoten aus der Antarktis See, Lake Bonney zu isolieren, und beurteilt anorganischen Kohlenstoff-Fixierung mit einem Radioisotopen-Potential Assay für Ribulose-1 ,5-Carboxylase-Oxygenase bisphophate (Rubisco) Aktivität.
Abstract
Lake Bonney ist eine der zahlreichen permanent eisbedeckten Seen in den McMurdo Dry Valleys gelegen, Antarktis. Die mehrjährige Eisbedeckung unterhält eine chemisch geschichteten Wassersäule und im Gegensatz zu anderen Gewässern im Landesinneren, verhindert weitgehend externen Eingang von Kohlenstoff und Nährstoffen aus Bächen. Biota sind zahlreichen Belastungen der Umwelt, einschließlich der ganzjährig schweren Nährstoffmangel, niedrige Temperaturen, extreme Schatten, hypersalinity, und 24-Stunden Dunkelheit im Winter 1 ausgesetzt. Diese extremen Umgebungsbedingungen begrenzen die Biota in Lake Bonney fast ausschließlich an Mikroorganismen 2.
Einzellige Eukaryoten mikrobielle (so genannte "Protozoen") sind wichtige Akteure im globalen biogeochemischen Kreislauf 3 und spielen eine wichtige ökologische Rolle in der Kreisläufe von Kohlenstoff in den trockenen Tal Seen, belegen sowohl die primären und tertiären Rollen in der aquatischen Nahrungskette. In den trockenen Tal aquatischen Nahrungsnetz, Protisten, die ich dieses Problem behebennorganische Kohlenstoff (Autotrophie) sind die wichtigsten Produzenten von organischem Kohlenstoff für organotrophen Organismen 4, 2. Phagotrophic oder heterotropher Protisten in der Lage Einnahme von Bakterien und Protozoen kleiner wirken als den Top-Prädatoren im Nahrungsnetz 5. Zuletzt ist ein unbekannter Anteil der Bevölkerung in der Lage Protisten kombinierten mixotrophen Stoffwechsel 6, 7. Mixotrophie in Protisten beinhaltet die Fähigkeit, Photosynthese-Fähigkeit mit phagotrophic Einnahme von Mikroorganismen Beute zu kombinieren. Diese Form der Mixotrophie unterscheidet sich von mixotrophen Stoffwechsel in Bakterien-Spezies, die in der Regel beinhaltet die Aufnahme gelöster Kohlenstoff-Moleküle. Derzeit gibt es nur sehr wenige Isolate von Protisten permanent eisbedeckten polaren Seen, sowie Studien über Protisten Diversität und Ökologie in dieser extremen Umgebung waren begrenzt, 8, 4, 9, 10, 5. Ein besseres Verständnis der Protisten metabolischen Vielseitigkeit in der einfachen trockenen Tal See Nahrungsnetz wird an der Entwicklung von Modellen für die r helfenOle von Protisten im globalen Kohlenstoffkreislauf.
Wir haben hierbei ein Anreicherungskultur Zugang zu potentiell phototrophen und mixotrophen Protisten aus Lake Bonney zu isolieren. Beprobungstiefen in der Wassersäule wurden basierend auf der Lage der Maxima und Primärproduktion Protisten phylogenetische Diversität 4, 11, sowie die Variabilität in den wichtigsten abiotischen Faktoren, die Protisten trophischen Modi gewählt: seichte Beprobungstiefen sind für die wichtigsten Nährstoffe begrenzt, während die tieferen Beprobungstiefen werden durch Licht Verfügbarkeit begrenzt ist. Darüber hinaus wurden Seewasser Proben mit mehreren Arten von Wachstumsmedium, um das Wachstum einer Vielzahl von Organismen fördern phototrophe ergänzt.
RubisCO katalysiert den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt in der Calvin-Benson Bassham (CBB)-Zyklus, der wichtigste Weg, durch den autotrophen Organismen anorganischen Kohlenstoff zu fixieren und bieten organischem Kohlenstoff für höhere trophische Ebenen in aquatischen und terrestrischen Nahrungsnetze 12. In dieser Studie we aufgetragen ein Radioisotop-Assay für gefilterten Proben 13 modifiziert werden, um maximale Carboxylase-Aktivität als Proxy für Kohlenstoff-Fixierung Potenzial und metabolische Vielseitigkeit in den Lake Bonney Anreicherungskulturen überwachen.
Protocol
Discussion
Neuere molekularbiologische Untersuchungen haben eine hohe Vielfalt der einzelligen Eukaryoten in einer Vielzahl von Umgebungen, 3, 19, 20 berichtet, jedoch aufgrund des Fehlens von Isolaten im gesamten Spektrum von Lebensräumen Protisten die funktionelle Rolle dieser einzelnen Arten in Nahrungsnetze sind weitgehend unbekannt. In dieser Studie haben wir Methoden beschrieben, um für die mikrobielle Eukaryoten Arten ausstellenden metabolische Vielseitigkeit von einem relativ unterabgetasteten Umgebung, eine p…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken J. Priscu, A. Chiuchiolo und den McMurdo LTER Limnologie Team um Unterstützung bei der Sammlung und Aufbewahrung der Proben in der Antarktis. Wir danken Ratheon Polar Services und PHI-Hubschrauber für logistische Unterstützung. Licht Aufnahmen wurden in Miami Center for Advanced Microscopy Imaging Center und generiert. Diese Arbeit wurde vom Office of Polar NSF Grants Programme 0631659 und 1056396 unterstützt.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| BBM | Sigma | B5282 | |
| BG11 | Sigma | C3061 | |
| F/2 | Sigma | G9903 | |
| GF/F filter, 25 mm | Fisher Scientific | 09-874-64 | |
| GF/F filter, 47 mm | Fisher Scientific | 09-874-71 | |
| Polyethersulfone filter, 0.45 μm pore, 47 mm | Pall Life Sciences | 61854 | |
| Sterile cell culture flask, 25 cm2 | Corning | 430639 | |
| Diurnal growth chamber | VWR | 35960-076 | |
| Zirconia/silica beads, 0.1 mm diamter | BioSpec Products | 11079101z | |
| Mini-Bead beater | BioSpec Products | 3110BX | |
| Screw-cap microcentrifuge tube (1.5 μL) | USA Scientific | 1415-8700 | |
| NaH14CO3 | ViTrax | VC 194 | Keep in aliquots of 400 μL at -20°C |
| RuBP | Sigma | R0878-100mg | Dissolve in 10 mM Tris-propionic acid (pH 6.5) |
References
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