elemeket
absztrakt
Sok éven át úgy gondolták, hogy az archeák vagy metanogének, vagy extrémek. Az elmúlt néhány évtizedben azonban a környezeti minták kicsi riboszomális RNS (rRNS) alegysége és 16S rRNS génelemzése feltárta az archeák jelenlétét aerob tengeri környezetben, közepes hőmérsékleten (DeLong, 1992; Fuhrman et al., 1992). Ezeket az archeákat (amelyek többnyire a Crenarchaeota aldomainhez tartoznak) talajokban (Birtrim et al., 1997), sarki tengerekben (Murray et al., 1998), torkolatokban (Abreu et al., 2001), barlangokban (Gonzalez et al.) Találtak. ., 2006), óceáni környezetek széles skálája (DeLong és mtsai, 1994; Stein és Simon, 1996; Massana és mtsai, 1997; Massana és mtsai, 2000; Karner és mtsai, 2001), mélytengeri üledékek (Vetriani et al. al., 1999; Teske et al., 2002; Søresnson and Teske, 2006; Biddle et al., 2008) és sós mocsarak (Nelson et al., 2009). Bár a crenarchaeota világszerte mindenütt jelen van, és gyakran különböző helyeken fordul elő, anyagcsere-képességeikről viszonylag keveset tudunk.
Ebben a jelentésben olyan SIP kísérleteket mutatnak be, amelyek a különféle szerves szubsztrátok 13C-beépülését mutatják be a Various Crenarchaeota Group (Inagaki et al., 2003) és a Marine Group I (Vetriani et al., 2003) tagjai által. Eredményeink azt mutatják, hogy a sós mocsári crenarchaeota képes a szerves szén-szubsztrátumok széles skálájának asszimilálására, amelyeket a baktériumpopulációk is in situ használnak, ami arra utal, hogy verseng a két domén. Ezenkívül bizonyíték van a karbamid és a teljes fehérjék erőforrásainak megoszlására. Érdekes, hogy a crenarchaea tiszta SIP-jelének megszerzéséhez minimum 5 napos inkubációra volt szükség, ami viszonylag hosszú (2-2, 5 napos) időduplázást jelez a baktériumközösséghez képest. Ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a felülről lefelé és az alulról felfelé építkező mechanizmusok lehetővé teszik a crenaria és a baktériumok stabil együttélését a sós mocsárban.
Anyagok és metódusok
13 C-sávból származó 16 C rRNS gén amplikonok agaróz gélje: a1) üres; a2) lambda DNS; a3) negatív; a4) hordozó; a5) nincs szubsztrátum; a6) 13 C-lipid (2 mg ml-1); a7) 13 C-lipid (10 mg ml-1); a8) 13 C-fehérje (2 mg ml-1); a9) 13 C-fehérje (10 mg ml-1); a10) 13 C-ISOGRO (2 mg ml-1); a11) 13 C-ISOGRO (10 mg ml-1); a12) pozitív kontroll; b1) lambda DNS; b2) negatív; b3) 13 C-hordozó; b4) T0 (idő = 0; a kezelés előtt vett minta); b5) nincs szubsztrátum; b6) 12C-karbamid; b7) 13 C-karbamid; b8) 12C-hidrogén-karbonát; b9) 13 C-hidrogén-karbonát; b10) üres; b11) gátlási teszt (pozitív plusz minta); b12) pozitív kontroll.
Teljes méretű kép
Asztal teljes méretben
A 13 C baktérium beépülése SIP kísérletek során is kimutatható. A bakteriális 13 C-DNS szintézisét a mikrokozmosz 83% -ában figyelték meg, kivéve a karbamid és az ISOGRO alacsony koncentrációit (2. táblázat). A viszonylag hosszú SIP inkubációs idő (5 nap) nagy valószínűséggel lehetővé tette kiterjedt keresztbaktériumok (Gallagher et al., 2005) és 13 C-CO 2 keletkezését (az adatokat nem közöljük). Inkubálást végeztünk 13 C-hidrogén-karbonáttal is annak igazolására, hogy a crenarchaea valóban 13 CO 2 -ot vett fel a 13 C-jelölt szubsztrátok helyett SIP-kísérletünk során. Az eredményeket az 1b. Ábra mutatja. A 13 C-hidrogén-karbonáttal végzett kezelés nem eredményezett crenarchealis amplikonot a 13 C-sávban (1b-9 sáv). A PCR-inhibitorok vizsgálata a 13C-DNS pozitív DNS-mintájának növelésével hidrogén-karbonáttal történő inkubálásból nem mutatott semmilyen PCR-szuppressziót ebből az extraktumból (1b-11 sáv). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a SIP cranarchealis szignál a 13C-szerves anyagok beépítésének eredménye, nem pedig a 13C-jelölt hidrogén-karbonát beépítése baktériumlégzéssel.
Asztal teljes méretben
Példa a crenarchaeal 16S rRNS gének TRFLP profiljára 12 C- és 13 C-sávban a lipidváltozásból. A kiemelt csúcsok (szürke) a klonális könyvtárban láthatók.
Teljes méretű kép
Cernarchaeal ujjlenyomat-összeállítás TRF-mel 85–169 bp ( a ) és 170-254 bp ( ). A nagy csúcsméreteket dobozok jelzik (fixek, észlelhetők a klónkönyvtárban; szaggatottak, észleletlenek). A világos árnyalatok magasabb koncentrációt jeleznek; a sötét árnyalatok alacsonyabb koncentrációt jeleznek.
Teljes méretű kép
Meghatározzuk a filogenetikai becslést a maximális valószínűségi fa (PhyML) felhasználásával, 100 bootstrap támogatásával. A tanulmányban szereplő klónokat a TRF és a GenBank csatlakozási számok jelölik. A fekete pontok a parti vagy orális üledékekben található szekvenciákat jelentik. A nyitott pontok a mélytengeri bioszféra szekvenciáit mutatják.
Teljes méretű kép
vita
Ebben a jelentésben SIP mikrokozmoszokat készítettünk szűréssel sterilizált víz felhasználásával, és az inkubációt 5 nap után befejeztük. A sajtrengés sós mocsári crenarchaeota heterotrófnak bizonyult, a kísérlet során a 13C nem szívódott fel hidrogén-karbonátból. Szinte minden szerves 13 C-szénnel kiegészített mikrokozmoszból bizonyos crenarchealis TRF-eket detektáltak a 13 C-frakcióban, függetlenül a biztosított szubsztrát típusától. Ez arra utal, hogy ezek a specifikus crenareas képesek a szerves szubsztrátumok széles skáláját asszimilálni: egyszerű metabolikus köztitermékek (acetát), aminosavak (glicin), szerves nitrogénvegyületek (karbamid), lipidek és pigmentek, valamint a biopolimerek komplex keverékei (ISOGRO). Más crenarchaealis TRR-eket azonban csak 13 C-sávban mutattak ki szubsztráttal megváltozott mikrokozákból (acetát vagy karbamid), és korlátozottabb metabolikus képességekkel rendelkezhetnek.
A TRF-ek teljes száma a 12 C sávban (vonal) és a 13 C sávban (szürke sávok) a közösségi profil több mint 2% -át képviselő csúcsok esetén.
Teljes méretű kép
SIP-kísérleteink inkubációs idejétől kezdve a crenarchyy növekedési paramétereket in situ is megbecsülhetjük. Feltételezve, hogy két ismétlődő eseményre van szükség a DNS teljes 13C-jelöléséhez és a 100% -jelölt 13 C-hordozósávunkban történő kimutatáshoz, ez arra utal, hogy a sós vizelet-crenarchaea megduplázódási ideje 2–2,5 nap. Korábbi vizsgálatok mérték a tenyésztett krenarcha növekedési sebességét ammónia oxidációval (Könneke et al., 2005) és/vagy származtatták a duplázási időket a 16S rRNS kópiaszámának meghatározásával (Park és mtsai, 2010). Ezek a jelentések az ammóniát oxidáló archeák (AOA) maximális növekedési sebességét mutatják a folyékony közegben, 25-28 ° C-on, napi 0,57 és 0,78 között (vagy megduplázódva 1,28 és 1,75 nap között). Éppen ellenkezőleg, eredményeink összhangban vannak az üledék kissé lassabb növekedési rátájának korábbi megfigyeléseivel (napi 0,2, Mosier et al. (2012)). Ezek az eredmények azonban a potenciális növekedési ráta túlbecsülését jelenthetik, mivel a SIP megköveteli, hogy a DNS-szintézis minden prekurzor-részét egyenletesen jelöljék 13C-mal a kimutatáshoz.
Összegzésképpen elmondható, hogy a sós mocsári üledékekben sok mezotermikus Crenarchaea (Thaumarchaea) szerves szubsztrátumok széles skáláját asszimilálta 13 C-szubsztráttal, hogy megismételje genomját. Más krenarcha sokkal szelektívebb volt a növekedéshez használt 13 C-szénforrásban. A SIP megközelítés bemutatja a sós mocsarakat, amelyek felhasználhatók a crenarchya metabolikus képességeinek tanulmányozására, és segíthetnek meghatározni ezen heterotróf mikroorganizmusok izolálásának laboratóriumi körülményeit. A tiszta kultúrába kerülve a hagyományos mikrobiológiai technikák felhasználhatók a crenarchaealis fiziológiai képességek megértésének javítására. Végül azok a kísérletek, amelyek közvetlenül összekapcsolják a szén-dioxid-felhasználási modelleket a mikrobiális közösség meghatározott tagjaival, betekintést nyújthatnak a crenarchaia és a baktériumok közötti versenyképes kapcsolatba, és javíthatják a mikrobiális ökológia megértését.