Генетическое разнообразие бактериальных сообществ, ассоциированныхс больными губками озера байкал Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Серия «Биология. Экология»

2016. Т. 16. С. 3-14 Онлайн-доступ к журналу: http://isu.ru/izvestia

И З В Е С Т И Я Иркутского государственного университета

УДК 579.262: 593.437(282.256.341)

Генетическое разнообразие бактериальных сообществ, ассоциированных с больными губками озера Байкал

А. Ю. Краснопеев1, Н. А. Букшук1, С. А. Потапов1,

2 1 11 Н. Дамдинсурэн , И. В. Ханаев , В. В. Дрюккер , О. И. Белых

'Лимнологический институт СО РАН, Иркутск 2Монгольский государственный университет, Улан-Батор E-mail: belykh@lin.irk.ru

Аннотация. С помощью высокопроизводительного секвенирования выявлены таксономический состав и структура микробных сообществ байкальских эндемичных губок, отобранных во время массовой гибели этих животных. В бактериальном сообществе L. baicalensis определены 23 филы, в сообществе B. intermedia - 19 фил, мажорными были филы Cyanobacteria, Proteobacteria Actinobacteria Verrucomicrobia. В исследуемых сообществах преобладали филотипы хлоропластных геномов водорослей, нитчатых цианобактерий, образующих биоплёнки на поверхности губок, пурпурных, хемоорганогетеротрофных, метанотрофных, сульфат- и нитратредуци-рующих бактерий. Состав и структура мажорных и минорных фил, доминирующих филотипов в микробиомах больных губок значительно отличались от таковых у здоровых животных.

Ключевые слова: губки, Lubomirskia baicalensis, Baikalospongia intermedia, бактерии, цианобактерии, высокопроизводительное секвенирование.

Введение

Губки (тип Porifera) - одни из самых древних многоклеточных организмов. Губки характеризуются модульным строением и представляют собой ассоциированный комплекс с автофототрофными (водоросли, циано-бактерии) и гетеротрофными (бактерии, археи, простейшие и грибы) микроорганизмами. Симбиотические связи между губками и микроорганизмами образовались более 500 млн лет назад [17]. Гетеротрофные бактерии составляют значительную часть губки, иногда до 40 % биомассы, их численность достигает 108-109 кл./г веса губки [15]. В настоящее время с помощью генетических исследований и методов культивирования выявлены три экологических типа бактерий, образующих микробные сообщества губок. Это обли-гатные видоспецифичные бактерии; бактерии, обитающие в разных видах губок, но не обнаруженные в воде; бактерии-космополиты, живущие в губках и в окружающей их среде [6]. Практически все жизненные функции губок тесно связаны с осуществлением непрерывного тока воды через тело. Губка прокачивает через себя значительные объёмы воды, извлекая из неё пищевые частицы, кислород и выбрасывая продукты жизнедеятельности [21].

Губки - одна из доминирующих групп бентосной фауны оз. Байкал. Они встречаются здесь практически повсеместно и заселяют глубины от 0,5 м до 1 450 м [2; 3]. Биомасса губок может достигать значительных величин - до 4 кг/м2, что превышает общую биомассу всех прочих донных животных [5]. В Байкале наиболее широко распространены представители эндемичного семейства Lubomirskiidae, включающего роды Lubomirskia, Baikalospongia и Swartschewskia.

Скорость фильтрации воды байкальской губкой Lubomirskia baicalensis составляет 4-5 л воды в сутки на 1 кг веса губки [7], что говорит о весомом вкладе этих животных в очищение воды. С другой стороны, непрерывный ток воды через тело губки обеспечивает активный контакт с окружающей средой. В связи с этим именно губки могут оказаться наиболее подверженными влиянию неблагоприятных факторов, таких как повышение концентрации биогенов, патогенные микроорганизмы, различного рода загрязнения.

Начиная с 2011 г. на оз. Байкал наблюдается массовое заболевание губок, при этом во многих случаях на поверхности губок в большом количестве развивались нитчатые цианобактерии, в том числе продуценты токсинов [10; 20]. Доля поражённых ветвистых губок L. baicalensis на разных точках отбора проб составила от 30 до 100 % особей [20].

Первое исследование состава микробных сообществ байкальских губок L. baicalensis и Baikalospongia sp. с помощью высокопроизводительного се-квенирования выполнено в 2010 г. [1]. В 2012 г. кроме представителей этих двух родов методом NGS проведено изучение микробиома губки Swartschewskia papyracea [9]. Полученные данные дали возможность сравнить микробиомы здоровых губок и губок, отобранных во время их массовой гибели в 2015 г.

Цель настоящей работы - оценить таксономический состав и структуру бактериальных сообществ больных губок L. baicalensis и B. intermedia.

Материалы и методы

Ветвистая губка L. baicalensis и корковая губка B. intermedia собраны водолазами-исследователями в марте 2015 г. в Южном Байкале в бух. Бол. Коты с глубины 4-10 м. Для анализа отобраны фрагменты тела губок, покрытые биоплёнками бордово-фиолетового цвета.

Для качественной оценки цианобактерий и водорослей образцы губок и биоплёнок фиксировали формалином (конечная концентрация 2 %) и наблюдали в световой микроскоп, как описано в [10]. Фиксацию губок для определения видов проводили 70%-ным этанолом. Препараты скелета и спи-кул готовили согласно ранее опубликованным методикам [2; 3].

Суммарную ДНК из образцов губок выделяли с помощью набора "ДНК-Сорб В" («ИнтерЛабСервис», Россия) согласно протоколу производителя. Амплификацию фрагмента гена 16S рРНК, содержащего вариабельные районы V1-V3, проводили с использованием праймеров 343F (5'-CTCCTACGGRRSGCAGCAG-3') и 806R (5'-GGACTACNVGGGTWTCTAAT-3'). Секвенирование выполнено на платформе «Illumina» с набором реагентов MiSeq 500-cycle PE kitMiseq в приборном центре коллективного пользова-

ния СО РАН «Геномика» (Новосибирск). Максимальная длина полученных последовательностей составила 450 нуклеотидов, средняя длина 434 п. н., химерные последовательности, синглтоны и последовательности короче 300 нуклеотидов были исключены из анализа.

Обработка данных секвенирования проведена на базе ЦКП «Иркутский суперкомпьютерный центр СО РАН».

Для анализа массивов последовательностей использовали программу Mothur v.l.36.0 [22]. Полученные последовательности были классифицированы с использованием референсной базы данных последовательностей 16S рРНК SILVA Release 123 (http://www.arb-silva.de/).

Кластеризацию осуществляли на разных уровнях, характеризующихся различными расстояниями между кластерами (от 0 до 0,1 с шагом 0,01). Выделение филотипов (Operational Taxonomic Unit, OTU) проводили при кластерном расстоянии 0,03; оценку таксономической сложности сообществ -на разных уровнях сходства, соответствующих следующим таксонам: вид -0,03, род - 0,05, семейство - 0,1. Поиск и определение ближайших гомологов для выделенных репрезентативных последовательностей каждой OTU проводили при помощи инструмента BLAST базы данных нуклеотидных последовательностей GenBank (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi).

Результаты и обсуждение

Отобранные образцы губок по данным микроскопического наблюдения были определены как L. baicalensis и B. intermedia. Обрастания, покрывающие губки, состояли из нитчатых цианобактерий и диатомовых водорослей, среди которых доминировали цианобактерии порядка Oscillatoriales с трихомами буро-фиолетового цвета. В теле губки наблюдали цианобактерии и водоросли шаровидной формы размером менее 3 мкм.

В составе бактериальных сообществ исследуемых губок выявлено 90 079 последовательностей гена 16S рРНК: для L. baicalensis количество последовательностей достигло 44 660, для B. intermedia - 45 419. Оценка таксономической сложности сообществ на основе анализа кривых накопления видов показала, что выполненный объём секвенирования достаточен для полного описания сообщества губок (рис. 1). Согласно индексам Chao1, ACE, Shannon и количеству OTU наибольшим видовым богатством и более сложной структурой сообщества характеризуется L. baicalensis (табл.). Полученные показатели у байкальских губок были ниже в период массовой гибели, чем у здоровых, отобранных в июне 2010 г. [1] и в августе 2012 г. [9].

В ходе филогенетического анализа последовательностей, полученных из образцов больных губок и их последующей кластеризации, в бактериальном сообществе L. baicalensis определены 23 филы, у B. intermedia выявлено 19 фил (рис. 2, 3). В микробиомах обеих губок доминировали Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia (см. рис. 2). У здоровых байкальских губок обнаружили меньшее разнообразие бактериальных фил, а в число мажорных входили также Bacteroidetes и Planctomycetes [1; 4; 6].

Рис. 1. Кривые насыщения на разных уровнях кластеризации последовательностей от 0,03 (вид) до 0,1 (семейство) для образцов больных губок L. baicalensis и B. intermedia

Таблица

Оценка видового разнообразия и таксономической сложности микробных сообществ больных губок L. baicalensis и B. intermedia

Образец Кластерное расстояние Число последовательностей Число OTU ACE Chao1 Shannon

L. baicalensis 0,03 44 660 718 739 727 3,42

0,05 686 482 477 3,06

0,1 304 310 307 2,86

B. intermedia 0,03 45 419 285 307 306 2,4

0,05 259 208 220 2,22

0,1 140 150 163 2,04

Vermcortiiciobia Actmobactena. Proteobactena. Cyanobaeteria

0% 20% 40% 60% 80% 100%

ДОЛЯЕ сообществе, %

■ L. baicalensis ■ В. intermedia

Рис. 2. Доминирующие филы (общая доля > 98 %) в бактериальных сообществах больных губок L. baicalensis и B. intermedia

Рис. 3. Минорные филы в бактериальных сообществах больных губок

L. baicalensis и B. intermedia

Самой многочисленной филой в сообществах поражённых губок оказалась Cyanobacteria (56,6 % для L. baicalensis и 72 % для B. intermedia), к которой также отнесены последовательности хлоропластных геномов зелёных, диатомовых и эустигматофициевых водорослей. Широко представлена фила Proteobacteria, составляя у L. baicalensis 22 %, у B. intermedia 13 % от всех последовательностей микробиома. Вклад филы Actinobacteria в бактериальное сообщество губок достигал 6,7 % и 4,4 % для L. baicalensis и B. intermedia соответственно. Менее обильной была фила Verrucomicrobia, доля которой у L. baicalensis составляла 5,3 %, у B. intermedia - 6,6 %. Последовательности Bacteroidetes присутствовали в небольшом количестве в бактериальном сообществе губки B. intermedia (0,87 %), однако у L. baicalensis они были более многочисленны (3,7 %).

Минорные филы, вклад каждой из которых в микробиомах не превышал 1 %, отличались разнообразием, особенно у L. baicalensis. Только у ветвистой губки обнаружены Chlamydiea, TM6, Spirochaetae, Tenericutes, Fir-micutes, в свою очередь, у корковой B. intermedia определены Synergistetes и WCHB1-60 (см. рис. 3). В отличие от больных, у здоровых животных присутствовали такие минорные филы, как OD1, Armatimonadetes, GN02, WS5, у обеих губок отсутствовали Acidobacteria, Gemmatimonadetes, у L. baicalensis не встречены Tenericutes, у B. intermedia - TM7 [1; 9].

В результате кластерного анализа в микробиомах губок было выделено суммарно 718 ОТи. Первые 30 доминирующих ОТи в бактериальных сообществах губок приведены на рис. 4.

Рис. 4. Доминирующие филотипы (OTU) в сообществах больных губок L. bai-calensis и B. intermedia. На графике представлены первые 30 OTU

В бактериальных сообществах больных губок доминировали последовательности 16S гена хлоропластного генома зелёных водорослей (26,4-58,4 %), гомологичные клону, выявленному ранее из здоровых L. bai-calensis [6]. В небольшом количестве (до 1,3 %) присутствовал филотип зелёных водорослей-симбионтов, сходный с последовательностью GU936926, найденной в 2010 г. в L. baicalensis. В отличие от больных, у здоровых губок доля филотипов зелёных водорослей была низкой (1-3 %) [9].

Диатомовые водоросли, присутствующие на поверхности губок, образовывали два крупных кластера рода Amphora (A. ovalis и Amphora sp.) и кластер Didymosphenia geminata. Очень интересен факт обнаружения в микробиомах губок водорослей Eustigmatophycea (до 3,2 %), репрезентативный вид кластера родствен Nannochloropsis limnetica. Этот вид выявили в составе автотрофного пикопланктона оз. Байкал [11].

Второй по численности кластер, на долю которого приходилась почти половина всех последовательностей филы Cyanobacteria и четверть из общего массива, формировали последовательности, сходные с Coleofasciculus chthonoplastes. В связи с низким процентом сходства (93 %) в настоящее время не представляется возможным отнести выделенный филотип к этому

роду, можно говорить лишь о его принадлежности к порядку осцилляториевых, как и нитчатых цианобактерий, образующих биоплёнки на поверхности губок.

Цианобактерии с коккоидным морфотипом представлены небольшим кластером (0,1-1,4 %) с репрезентативным видом, гомологичным на 98 % Synechococcus rubescens, обитающему повсеместно в пресноводном планктоне. Ранее в микробиомах здоровых губок филотипы, сходные с C. chthonoplastes, не обнаруживали [1; 9]. Значительную долю микробиома здоровых губок (до 37-52 %) составляли цианобактерии, близкородственные Prochlorococcus и S. rubescens [9].

Изменение состава и увеличение числа представителей филы Verru-comicrobia у больных животных произошло за счёт последовательностей классов Spartobacteria и Verrucomicrobiae, формирующих три кластера: Ter-rimicrobium sacchariphilum, Luteolibacter luojiensis и Prosthecobacter. Представители этих родов - хемоорганогетеротрофы, утилизирующие углеводы, обладают широким спектром ферментативной активности, некоторые виды Luteolibacter способны к нитратредукции [13; 26]. В меньшем количестве последовательностей выявлен кластер метанотрофов рода Methylacidimicrobium. В здоровых губках филотипы Verrucomicrobia были иными, здесь преобладал класс Opitutae [1; 9].

Среди Proteobacteria доминировал класс Alphaproteobacteria с преобладанием филотипов семейства Rhodobacteraceae - пурпурных бактерий (7,9 % от всего микробиома). Наиболее многочисленными были два кластера, принадлежащих роду Rhodobacter - фототрофов, способных к сульфатредукции [14]. Другие два кластера: Defluvimonas alba и Tabrizicola aquatic - хемоор-ганогетеротрофные бактерии, не содержащие фотосинтетических пигментов. D. alba обладает каталазной и оксидазной активностями. T. aquatic характеризуется также хемолитоавтотрофией [25].

Показано, что бактерии семейства Rhodobacteraceae в консорциуме с грибами рода Rhabdocline вызывают отмирание тканей у морских губок [24]. Как известно, обилие пурпурных несерных бактерий говорит о высокой степени эвтрофикации водоёмов, в нашем случае свидетельствует о высокой доступности в больных губках веществ, необходимых для роста этой группы микроорганизмов [14]. Следует отметить, что в микробиоме здоровых байкальских губок представители Rhodobacteraceae встречаются редко (0,1 %), у них развиваются другие фототрофные бактерии - Rhodospirillaceae (2 %).

В число доминирующих входят кластеры порядков Rhizobiales с репрезентативным родом Pseudochelatococcus, обладающим способностью деградировать углеводороды, Sphingomonadales с филотипом Polymorphobacter -аэробными олиготрофами, содержащими сфинголипид SGL-1 и каротинои-ды, и Rickettsiales с метилобактерией Methyloligella solikamskensis.

Класс Betaproteobacteria представлен филотипами хемолитотрофных бактерий. Выделены два кластера диазотрофов рода Azonexus [19], кластер железовосстанавливающих бактерий Rhodoferax ferrireducens. Присутствовали метилотрофные Methylophilus methylotrophus. Небольшую долю в микробиомах губок занимали последовательности, близкородственные алкало-

фильному виду Leptothrix mobilis [18]. Класс Gammaproteobacteria включал два кластера нитратредуцирующих бактерий, сходных с Arenimonas mao-taiensis [16].

У здоровых губок наиболее многочисленными были филотипы, принадлежащие классу Betaproteobacteria. В 2010 г. в бактериальном сообществе байкальских губок доминировал кластер семейства Burkholderiaceae с репрезентативным видом P. necessarius. Данное семейство преобладало и в планктоне [4]. В губках, отобранных в 2012 г., наиболее многочисленными были филотипы семейства Comamonadaceae. Из альфапротеобактерий обильными были Hyphomicrobiaceae - олигокарбофилы и хемогетеротрофы.

Фила Actinobacteria в сообществах обеих губок представлена классом Acidimicrobia, в состав которого входили кластеры родов Ilumatobacter и lamia. Репрезентативными видами кластеров являлись I. ^ fluminis, I. nonamiensis и lamia sp. К роду Ilumatobacter принадлежат бактерии с широким спектром ферментативной активности. Бактерии рода Iamia отличаются способностью к редукции нитратов [12], последовательности этого рода в сходном количестве найдены у здоровых губок.

Состав доминирующих филотипов актинобактерий значительно различался в больных и здоровых губках. У последних преобладали филотипы семейства Sporichthyaceae с репрезентативным видом Planktophila limnetica [1], обильно развивающимся в планктоне при повышении концентрации растворённых органических веществ [23].

Заключение

С помощью высокопроизводительного секвенирования выявлено высокое генетическое и таксономическое разнообразие микробных сообществ байкальских эндемичных губок, отобранных во время массового заболевания этих животных. В микробном сообществе губки L. baicalensis описано 23 бактериальных филы, в сообществе губки B. intermedia - 19 фил, из них доминировали в сообществах обеих губок четыре филы: Cyanobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Verrucomicrobia, на их долю приходилось 98 % всех последовательностей.

Анализ метагеномных сообществ больных губок, покрытых цианобак-териальными обрастаниями, показал кардинальную смену состава микробных сообществ как на уровне фил, так и на уровне филотипов по сравнению со здоровыми животными. У обоих видов поражённых губок в микробиоме увеличивается доля цианобактерий и веррукомикробий и снижается количество бактероидов и планктомицетов. Значительные различия выявлены в составе минорных фил.

Основное отличие между больными и здоровыми животными среди ав-тофототрофных микроорганизмов состоит в том, что у повреждённых губок количество коккоидных морфотипов родов Synechococcus и Cyanobium -типичных представителей байкальского автотрофного пикопланктона - значительно уменьшилось, но появились нитчатые цианобактерии порядка ос-цилляториевых. У больных губок, особенно у B. intermedia, велика доля зе-

лёных водорослей-симбионтов, диатомовых водорослей, обрастающих поверхность губок, впервые выявлены эустигматофициевые водоросли.

Значительную роль в бактериальном сообществе поражённых губок играли протеобактерии, в первую очередь пурпурные фототрофные Rhodobacter и разнообразные рода хемолитотрофных бактерий, участвующих в циклах серы, азота, метана. Многочисленными были Verrucomicrobia с доминированием родов, способных к денитрификации, метанотрофии и сбраживанию сахаров. Большой вклад в микробиом вносили актинобактерии, представленные родом Ilumatobacter, разлагающим органические соединения.

В настоящее время только одно среди множества проведённых для выяснения причин заболевания губок и кораллов исследований смогло выявить патогенный агент заболевания, поражающего морские и пресноводные организмы - это «болезнь чёрной полосы» (Black Band Disease, BBD), обнаруженная у кораллов [8]. Эту болезнь вызывает консорциум нитчатых цианобактерий вместе с сульфидокисляющими и сульфатредуцирующими бактериями, которые доминируют в микробном сообществе больных кораллов. В нашем случае мы наблюдали похожий случай изменения структуры микробного сообщества в пользу повышения численности микроорганизмов, нехарактерных в таком количестве для здоровых особей.

Работа выполнена в рамках госзадания VI.55.1.3. № 0345-2014-0004 и проекта РФФИ № 16-54-44035. Авторы выражают благодарность сотрудникам ЦКП СО РАН «Геномика» (г. Новосибирск) и ЦКП «Иркутский суперкомпьютерный центр СО РАН» за предоставленные вычислительные ресурсы.

Список литературы

1. Анализ бактериального сообщества двух эндемичных видов губок из озера Байкал / А. С. Гладких [и др.] // Микробиология. - 2014. - Т. 83, № 6. - С. 682-693.

2. Букшук Н. А. Экологические особенности эндемичных губок озера Байкал: распределение и жизненные циклы : автореф. дис. ... канд. биол. наук / Н. А. Букшук. - Иркутск, 2014 - 21 с.

3. Ефремова С. М. Губки. Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна / С. М. Ефремова ; отв. ред. О. А. Тимошкин. - Новосибирск : Наука, 2001. - Т. 1. - С. 177-190.

4. Калюжная О. В. Филогенетическое разнообразие микроорганизмов, ассоциированных с глубоководной губкой Baikalospongia intermedia / О. В. Калюжная, В. Б. Ицкович // Генетика. - 2014. - T. 50, № 7 - C. 765-776.

5. Кожов М. М. О бентосе Южного Байкала / М. М. Кожов // Бентос и планктон Южного Байкала / Изв. БГНИИ при ИГУ. - Т. 23, вып. 1. - 1970. - С. 3-12.

6. Микробное сообщество пресноводных губок озера Байкал / В. В. Парфенова [и др.] // Изв. РАН. Сер. Биол. - 2008. - Т. 4. - С. 435-445.

7. Оценка фильтрационной способности байкальских губок по поглощению микроорганизмов и одноклеточных водорослей / Т. Ф. Казаринова [и др.] // Оценка состояния водных и наземных экологических систем: Экологические проблемы Прибайкалья. - Новосибирск : Наука, 1994. - C. 30-32.

8. Bacterial community associated with black band disease in corals / Frias-Lopez [et al.] // Applied and Environmental Microbiology. - 2004. - Vol. 70. - P. 5955-5962.

9. Comparison of bacterial diversity and species composition in three endemic Bai-kalian sponges / Eun-Young Seo [et al.] // Ann. Limnol. Int. J. Lim. - 2016. - Vol. 52. -P. 27-32.

10. First detection of benthic cyanobacteria in Lake Baikal producing paralytic shellfish toxins / O. I. Belykh [et al.] // Toxicon. - 2016. - Vol. 121. - P. 36-40.

11. First record of Nannochloropsis limnetica (Eustigmatophyceae) in the autotrophic picoplankton from lake Baikal / A. Fietz [et al.] // J. Phycol. - 2005 - Vol. 41. -P. 780-790.

12. Iamia majanohamensis gen. nov., sp. nov., an actinobacterium isolated from sea cucumber Holothuria edulis, and proposal of Iamiaceae fam. nov. / M. Kurahashi [et al.] // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. - 2009. - Vol. 4. - P. 869-73.

13. Luteolibacter luojiensis sp. nov., isolated from Arctic tundra soil, and emended description of the genus Luteolibacter. / F. Jiang [et al.] // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. -2012. - Vol. 62, N. 9. - P. 2259-2263.

14. Magnin J.-P. Zinc biosorption by the purple non-sulfur bacterium Rhodobacter capsulatus / J.-P. Magnin, N. Gondrexon, J. C. Willisone // Canadian J. of Microbiology. - 2014. - Vol. 60, N 12. - P. 829-837.

15. Molecular evidence for a uniform microbial community in sponges from different oceans. / U. Hentschel [et al.] // Appl. Environ. Microbiol. - 2002. - Vol. 68. -P. 4431-4440.

16. Nitrogen fixation by phyllosphere bacteria associated with higher plants and their colonizing epiphytes of a tropical lowland rainforest of Costa Rica / M. Furnkranz [et al.] // The ISME Journal. - 2008. - Vol. 2 - P. 561-570.

17. Phylogeny of bacterial and cyanobacterial symbionts in marine sponges / C. R. Wilkinson // Endocytobiology. - 1983. - Vol. 2. - P. 993-1002.

18. Polyphasic Characterization of the Genus Leptothrix: New Descriptions of Lep-tothrix mobilis sp. nov. and Leptothrix discophora sp. nov. nom. rev. and Emended Description of Leptothrix cholodnii emend / S. Spring. [et al.] // System. Appl. Microbiol. -1996. - Vol. 19. - P. 634-643.

19. Quan Z.-X. Azonexus caeni sp. nov., a denitrifying bacterium isolated from sludge of a wastewater treatment plant / Z.-X. Quan, W.-T. Im, S.-T. Lee // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. - 2006. - Vol. 56. - P. 1043-1046.

20. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world's greatest freshwater biodiversity in danger? / O. A. Timoshkin [et al.] // J. Great Lakes Res. - 2016. - Vol. 42, Issue 3. - P. 487-497.

21. Reiswig H. Water transport, respiration and energetics of three tropical marine sponges / H. Reiswig // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. - 1974. - Vol. 14. - P. 231-249.

22. Schloss P. D. A High-Throughput DNA Sequence Aligner for Microbial Ecology Studies / P. D. Schloss // PLoS ONE. - 2009. - Vol. 4. - e8230.

23. Structuring of bacterioplankton communities by specific dissolved organic carbon compounds / L. Gomez-Consarnau [et al.] // Environ Microbiol. - 2012. -Vol. 14(9). - P. 2361-78.

24. Sweet M. A novel sponge disease caused by a consortium of micro-organisms / M. Sweet , Ma. Bulling, C. Cerrano // Coral Reefs. - 2015. - Vol. 34, N 3. - P. 871-883.

25. Tabrizicola aquatica gen. nov. sp. nov., a novel alphaproteobacterium isolated from Qurugol Lake nearby Tabriz city / V. Tarhriz [et al.] // Antonie van Leeuwenhoek. -2013 - Vol. 104. - P. 1205-1215.

26. Terrimicrobium sacchariphilum gen. nov., sp. nov., an anaerobic bacterium of the class 'Spartobacteria' in the phylum Verrucomicrobia, isolated from a rice paddy field / Y. L. Qiu [et al.] // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. - 2014. - Vol. 5. - P. 1718-1723.

Genetic Diversity of Bacterial Communities Associated with Sick Sponges in Lake Baikal

А. Yu. Krasnopeev1, N. А. Bukshuk1, S. А. Potapov1, N. Damdinsuren2, I. V. Khanaev1, V. V. Drucker1, О. I. Belykh1

'Limnological Institute RAS SB, Irkutsk 2National University of Mongolia, Ulaanbaatar

Abstract. Taxonomic composition and structure of microbial communities of Baikalian endemic sponges sampled during mass mortality of these animals were identified using high-performance sequencing. In bacterial community of L. baicalensis 23 phyla were determined, in B. intermedia - 19 ones, phyla of Cyanobacteria, Proteobacteria, Actino-bacteria, Verrucomicrobia were major ones. The studied communities were dominated by phylotypes of chloroplast genes of algae, of cyanobacteria forming films on sponges' surface, of purple, chemoorganoheterotrophic, methanotrophic, sulphate- and nitrate-reducing bacteria. Composition and structure of major and minor phyla and of dominant phylotypes in microbiomes of sick sponges considerably differed from ones in healthy animals.

Keywords: sponges, Lubomirskia baicalensis, Baikalospongia intermedia, bacteria, cyanobacteria, high-performance sequencing.

Краснопеев Андрей Юрьевич инженер

Лимнологический институт СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 тел. (3952) 42-54-15 e-mail: andrewkrasnopeev@gmail.com

Букшук Наталья Александровна кандидат биологических наук, научный сотрудник Лимнологический институт СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 тел.: (3952) 42-54-15 e-mail: 7t@lin.irk.ru

Потапов Сергей Анатольевич аспирант

Лимнологический институт СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 тел.: (3952) 42-54-15 e-mail: poet'988@list.ru

Дамдинсурэн Нарантуяа

научный сотрудник

Национальный университет Монголии

210646, Улан-Батор, пл. Сухэ-Батора

а/я 46А/523

тел.: (976)950-90-03

e-mail: narantuya@num.edu.mn

Krasnopeev Andrei Yurievich engineer

Limnological Institute SB RAS 3, Ulan-Batorskaya st., Irkutsk, 664033 tel.: (3952) 42-54-15 e-mail: andrewkrasnopeev@gmail.com

Bukshuk Nataliya Aleksandrovna Candidate of Sciences (Biology), Research Scientist

Limnological Institute SB RAS 3, Ulan-Batorskaya st., Irkutsk, 664033 tel.: (3952) 42-54-15 e-mail: 7t@lin.irk.ru

Potapov Sergey Anatolyevich Postgraduate

Limnological Institute SB RAS 3, Ulan-Batorskaya st., Irkutsk, 664033 tel.: (3952) 42-54-15 e-mail: poet1988@list.ru

Damdinsuren Narantuya

Research Scientist

National University of Mongolia

Sukhbaatar Sq., Ulaanbaatar, 210646

P.O.Box 46A/523

tel.: (976) 950-90-03

e-mail: narantuya@num.edu.mn

Ханаев Игорь Вениаминович старший научный сотрудник Лимнологический институт СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 тел.: (3952) 42-26-95 e-mail: igkhan@lin.irk.ru

Дрюккер Валентин Валерианович доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник Лимнологический институт СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 тел. (3952) 42-54-15 e-mail: drucker@lin.irk.ru

Белых Ольга Ивановна кандидат биологических наук, заведующий лабораторией Лимнологический институт СО РАН 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3 тел.: (3952) 42-54-15 e-mail: belykh@lin.irk.ru

Khanaev Igor Veniaminovich Senior Research Scientist Limnological Institute SB RAS 3, Ulan-Batorskaya st., Irkutsk, 664033 tel.: (3952) 42-26-95 e-mail: igkhan@lin.irk.ru

Drucker Valentin Valerianovich Doctor of Sciences (Biology), Professor, Principal Research Scientist Limnological Institute SB RAS 3, Ulan-Batorskaya st., Irkutsk, 664033 tel.: (3952) 42-54-15 e-mail: drucker@lin.irk.ru

Belykh Olga Ivanovna

Candidate of Sciences (Biology),

Head of Laboratory

Limnological Institute SB RAS

3, Ulan-Batorskaya st., Irkutsk, 664033

tel.: (3952) 42-54-15

e-mail: belykh@lin.irk.ru