Eucariotas microbianos son tanto una fuente de carbono derivado de la fotosíntesis y las principales especies depredadoras en forma permanente lagos cubiertos de hielo del Antártico. Este informe describe un enfoque de enriquecimiento de la cultura para aislar microbios eucariotas metabólicamente versátiles desde el lago de la Antártida, el lago Bonney, y evalúa el potencial de fijación de carbono inorgánico utilizando un ensayo de radioisótopos para la ribulosa-1 ,5-bisphophate carboxilasa oxigenasa (Rubisco) la actividad.
Lago Bonney es uno de los numerosos permanentemente cubiertas de hielo lagos situados en los valles secos de McMurdo en la Antártida. La capa de hielo perenne, mantiene una columna de agua estratificada y químicamente a diferencia de otros cuerpos interiores de agua, impide en gran medida la entrada externa de carbono y los nutrientes de los ríos. Biota están expuestos a múltiples presiones ambientales, incluyendo el año severa deficiencia de nutrientes, las bajas temperaturas, sombra extrema, hipersalinidad, y la oscuridad de 24 horas durante el invierno 1. Estas condiciones ambientales extremas limitar la biota del lago Bonney casi exclusivamente a los microorganismos 2.
Unicelulares eucariotas microbianos (llamados protistas ") son actores importantes en el ciclo biogeoquímico global de 3 y desempeñan importantes funciones ecológicas en el ciclo del carbono en los lagos secos de los valles, ocupando ambos roles primario y terciario en la cadena alimentaria acuática. En los valles secos de alimentos acuáticos web, los protistas que fijannorganic de carbono (autotrofia) son los principales productores de carbono orgánico para los organismos organotrófico 4, 2. Phagotrophic o protistas heterótrofos capaces de ingerir bacterias y protistas más pequeños actúan como los principales depredadores en la cadena alimenticia 5. Por último, una proporción desconocida de la población protista es capaz de metabolismo combinado mixotrófica 6, 7. Mixotrofía de protistas implica la capacidad de combinar la capacidad fotosintética con la ingestión de los microorganismos phagotrophic presa. Esta forma de mixotrofía difiere de metabolismo mixotrófico en especies bacterianas, que generalmente implica moléculas de absorción de carbono disuelto. En este momento hay muy pocos aislamientos protistas de forma permanente cubierta de hielo polares, lagos, y los estudios de la diversidad de los protistas y la ecología en este entorno extremo ha sido limitada de 8, 4, 9, 10, 5. Una mejor comprensión de la versatilidad metabólica protista en la web simple alimento seco valle del lago ayudará en el desarrollo de modelos para la role de los protistas en el ciclo global del carbono.
Se empleó un enfoque de enriquecimiento de la cultura para aislar a los protistas potencialmente fototróficas y mixotrófica del lago Bonney. Profundidades de muestreo en la columna de agua fueron elegidos en base a la ubicación de la producción primaria máximos y protista diversidad filogenética 4, 11, así como la variabilidad en los principales factores abióticos que afectan los modos de protistas tróficos: poca profundidad de muestreo están limitados por los nutrientes importantes, mientras que a mayores profundidades de muestreo están limitados por la disponibilidad de luz. Además, las muestras de agua del lago se complementaron con múltiples tipos de medios de crecimiento para promover el crecimiento de una variedad de organismos fototróficas.
RubisCO cataliza el paso limitante en la Bassham Calvin Benson (CBB) del ciclo, la principal vía por la cual organismos autótrofos fijar el carbono inorgánico y carbono orgánico para proporcionar los niveles tróficos más altos en las cadenas alimentarias acuáticas y terrestres 12. En este estudio, we aplica un ensayo de radioisótopos modificado para 13 muestras filtradas para controlar la actividad carboxilasa máxima como una aproximación a la potencial fijación de carbono y la versatilidad metabólica en los cultivos de enriquecimiento del lago Bonney.
Estudios moleculares recientes han reportado una gran diversidad de eucariotas unicelulares a través de una amplia gama de entornos de 3, 19, 20, sin embargo, debido a la falta de aislados en toda la gama de hábitats protist el papel funcional de estas especies individuales en las redes alimentarias son en gran parte desconocido. En este estudio, se han descrito métodos para enriquecer a las especies eucariotas microbianas presentan versatilidad metabólica de un ambiente relativamente undersampled, una pe…
The authors have nothing to disclose.
Los autores agradecen a J. Priscu, Chiuchiolo A. y el equipo de McMurdo LTER la limnología de asistencia en la recolección y preservación de las muestras en la Antártida. Damos las gracias a Ratheon Servicios polares y helicópteros PHI para el apoyo logístico. Micrografías de luz se han generado en el Centro de Miami de Microscopía Avanzada y el Centro de Imagen. Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Programas de subvenciones NSF Polar 0631659 y 1056396.
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) |