CC BY
17
ГИДРОБИОЛОГИЯ
УДК 551.465
ОБИЛИЕ И ВИДОВОЙ СОСТАВ ФОТОАВТОТРОФНЫХ ПИКОЭУКАРИОТ ОНЕЖСКОГО ЗАЛИВА БЕЛОГО МОРЯ
Т.А. Белевич1'*, Л.В. Ильяш1, И.А. Милютина2, М.Д. Логачева2, А.В. Троицкий2
1Кафедра гидробиологии, биологический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12;
2НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 40 * e-mail: [email protected]
Численность, биомасса и состав фотоавтотрофных пикоэукариот (ФПЭ, размер клеток менее 3 мкм) оценены в Онежском заливе Белого моря в июне 2015 г. Наибольшие значения численности и биомассы ФПЭ были приурочены к слою 0-5 м, в котором средние значения этих показателей ФПЭ по акватории залива изменялись в пределах 0-36,8 • 104 кл/л и 0-117 мкг С/м3, соответственно. Метагеномное секвенирование области V4 гена 18S рРНК выявило присутствие таксонов ФПЭ, относящихся к восьми классам водорослей. По числу прочтений и операционных таксономических единиц преобладали Mamiellophyceae. До видового уровня идентифицированы зелёные водоросли Bathycoccus prasinos, Ostreococcus tauri и Micromonas pusila, а также диатомеи Skeletonema marinoi и Minidiscus trioculatus.
Ключевые слова: пикопланктон, фототрофные пикоэукариоты, Micromonas, Bathycoc-cus, Ostreococcus, метагеномный анализ
Пикофракция планктона (размер клеток менее 2—3 мкм) состоит из фотосинтезирующих (пикофи-топланктон) и гетеротрофных организмов. Пикофи-топланктон (ПФП) представлен цианобактериями и эукариотами. Фотосинтезирующие пикоэукариоты (ФПЭ) являются одним из ключевых компонентов планктона, дающим существенный вклад в биомассу фитопланктона и первичную продукцию в разных районах Мирового океана [1, 2].
При всей значимости ФПЭ они являются наименее изученной по таксономическому составу группой фитопланктона. Малый размер, отсутствие у многих таксонов выраженных морфологических признаков, разрушение нежных форм при фиксации — всё это затрудняет идентификацию ФПЭ природного фитопланктона традиционными методами микроскопического анализа и ведёт к недооценке их видового богатства. В настоящее время для выявления таксономического разнообразия ФПЭ с успехом применяются молекулярно-гене-тические методы. Генетическое разнообразие ФПЭ исследовано во многих районах Мирового океана, включая Арктику [2—4], однако сведения о составе ФПЭ морей российской Арктики до настоящего времени отсутствовали. При наблюдаемом изменении климата, в высоких широтах [5] прогнозируется изменение видового состава всех размерных групп фитопланктона, включая ФПЭ, за счёт проникновения водорослей умеренных вод и исчезновения арктических эндемиков [6]. В связи с этим исследования ФПЭ субарктического Белого моря, по абиотическим условиям сочетающего
черты как арктических, так и умеренных морей [7], приобретают особую актуальность. К настоящему времени таксономический состав ФПЭ Белого моря определён только для подлёдного планктона Кандалакшского залива [8], тогда как сведения о составе ФПЭ в летний период отсутствуют.
Цель настоящей работы состояла в оценке численности и биомассы пикофитопланктона, а также в выявлении с использованием метагеномного подхода таксономического состава фотоавтотрофных пикоэукариот в Онежском заливе Белого моря в третьей декаде июня 2015 г.
Материалы и методы
Материалом для работы послужили пробы, отобранные на 20 станциях в Онежском заливе (рисунок) с 22 по 27 июня 2015 г. в ходе рейса научно-исследовательского судна "Эколог". Сведения о гидрофизических условиях в заливе во время проведения рейса, концентрации биогенных элементов и хлорофилла а, суммарной биомассе всех размерных групп фитопланктона в поверхностном слое приведены в работе Белевич и др. [9]. Для оценки количественных параметров ПФП пробы воды отбирали 5-литровыми батометрами Нискина с горизонтов 0, 2, 4—5 м, а на глубоководных станциях — также с глубин 10 и 20 м. Подпробы воды объёмом 10 мл наливали в фильтрационную воронку, добавляли насыщенный раствор примули-на, выдерживали 5—7 мин, затем фиксировали 2%-ным раствором глутаральдегида и осаждали на ядерные фильтры с диаметром пор 0,12 мкм, предва-
35°0'Е 36°0'Е 37°0'Е 38°0'Е
Рисунок. Схема расположения станций отбора проб пикофитопланктона в Онежском заливе
рительно окрашенные Суданом чёрным. Подсчёт клеток фотоавтотрофных пикоэукариот и прокариот проводили под люминесцентным микроскопом (Leica DM5000B, Швейцария), разделяя эти группы по "типу" свечения (оранжевый — цианобактерии, красный — эукариотные водоросли). Объём клеток рассчитывали, исходя из объёма соответствующих стереометрических фигур [10]. Клеточное содержание углерода определяли по объёмам клеток с использованием аллометрических зависимостей [11].
Для оценки таксономического состава фото-автотрофных пикоэукариот проба воды объемом 10 л была отобрана на станции 3/24 с глубины 4 м, где флуоресценция хлорофилла достигала максимального значения. Температура воды на этом горизонте составила 11,2°С, солёность — 24,3%о, воды были слабо стратифицированы. Для удаления нано- и микропланктона 5 л морской воды
пропускали через камеру обратной фильтрации (диаметр пор фильтра 3 мкм), фильтрат осаждали на картридж Sterivex (Millipore, США) с диаметром пор 0,2 мкм, заполняли его лизирующим раствором [8], замораживали и хранили в жидком азоте до дальнейшего анализа.
Для выделения ДНК использовали набор "Nu-cleospin Plant" (Macherey-Nagel, Германия), амплификацию проводили с праймерами на область V4 гена 18S рРНК: прямой — EuF-V4 и обратный — picoR2 [8], секвенирование ПЦР-продуктов осуществлялось на платформе "Illumina MiSeq" (США). Прямые и обратные прочтения были объединены, отфильтрованы по качеству и проверены на наличие химер при помощи программного продукта MOTHUR [12]. Для идентификации операционных таксономических единиц (ОТЕ) нуклеотидные последовательности анализировали пакетом про-
грамм 8ИУА^ 1.2 (порог кластеризации 97%) [13], последовательности классифицировали при помощи ВЬА8Тп (версия 2.2.30+) со стандартными установками.
При использовании фракционной фильтрации в фильтратах помимо пикоформ регистрируются организмы нано- и микропланктона, что обусловлено разрушением нежных форм даже при самой мягкой фильтрации, прохождением через поры фильтра простейших с эластичной клеточной оболочкой, а также присутствием в воде пула растворенной ДНК разных размерных групп организмов [14]. Хотя фракционная фильтрация не дает полного отделения пикофракции от нано- и микроорганизмов, при метагеномном секвенировании она способствует снижению риска недоучета пикоформ из-за малого числа копий их генов [15]. В пико-фракции планктона также присутствует значительное число гетеротрофных простейших [14]. Поскольку объектом настоящего исследования являлись фотоавтотрофные пикоэукариоты, то для дальнейшего анализа из выявленных в фильтратах таксонов были отобраны только те виды фотоав-тотрофов, размеры клеток которых не превышают 3 мкм. Также в случаях идентификации до уровня рода и выше в анализ включали таксоны, в состав которых согласно опубликованным данным [14] входят виды, соответствующие по размерам пико-фракции.
Результаты
Количественные показатели ФПЭ. В третьей декаде июня 2015 г. в Онежском заливе численность и биомасса ФПЭ колебались в значительных пределах. На трёх станциях (5/23, 2/25, 2/26) ФПЭ не были обнаружены; возможно, их численность была меньше порога чувствительности метода. Максимальные значения численности ФПЭ (1,03 • 106 кл/л) зарегистрированы на глубине 2 м (станция 3/24), биомассы (440 мкг С/м3) — на глубине 10 м (станция 3/25). Наибольшие значения биомассы ФПЭ и суммарной биомассы ПФП на всех станциях, кроме 3/25 и 2/25, были приурочены к слою 0—5 м. Пики биомассы ФПЭ и ПФП регистрировались на горизонтах 0, 2 и 5 м. В большинстве случаев биомасса ФПЭ на глубинах 2 и 5 м была выше, чем в поверхностном горизонте. Средние для слоя 0—5 м значения численности и биомассы ФПЭ, суммарной численности и биомассы ПФП приведены в табл. 1. На станциях 2/25 и 3/25 наибольшая биомасса ФПЭ выявлена на глубинах 10 и 20 м, соответственно.
Численность ФПЭ была на 1—2 порядка меньше, чем пикоцианобактерий. Благодаря большим клеточным размерам ФПЭ по сравнению с циано-бактериями их вклад в суммарную биомассу ПФП был существенно выше вклада в суммарную численность, и на ряде станций ФПЭ доминировали по биомассе (табл. 1).
Таксономический состав организмов, выявленных в фильтрате (фильтр с диаметром пор 3 мкм).
Число качественных последовательностей составило 45675, всего выявлено 2139 ОТЕ. К простейшим относились 1614 ОТЕ, соответствовавшим таксонам из филогенетических групп Chloroplastida, Stramenopila, Alveolata, Rhizaria, Cryptophyta, Hap-tophyta, Opisthokonta, Centrohelida, Telonema, Discoba и Incertae Sedis.
Таксономический состав ФПЭ. Число прочтений ФПЭ (ПРФПЭ) и ОТЕ ФПЭ (ОТЕфПЭ) составило 23083 и 484, соответственно. Выявленные ОТЕ соответствовали таксонам, относящимся к трём филогенетическим группам, включающим 8 классов водорослей (табл. 2).
По числу прочтений и ОТЕ преобладали Chlo-roplastida, представленные тремя классами Chlo-rophyta. Выявлены представители родов Micromonas (19% ОТЕФПЭ), Ostreococcus (17% ОТЕФПЭ), Bathy-coccus (22% ОТЕфПЭ) и Pyramimonas (2% ОТЕфПЭ). Кроме того, часть последовательностей была идентифицирована на уровне классов Mamiello-phyceae и Nephrophyceae.
Представители четырёх классов, относящихся к группе Stramenopila, совокупно составили 3% ОТЕФПЭ и 15% ПРФПЭ. Выявленные ОТЕ Chryso-phyceae были определены до уровня класса или порядка Chromulinales, класс Bolidophyceae представлен родом Bolidomonas, класс Mediophyceae — родами Chaetoceros, Skeletonema, Thalassiosira, Mini-discus, класс Pelagophyceae — родом Pelagococcus.
Haptophyta были идентифицированы на разных таксономических уровнях. Выявлены ОТЕ на уровне класса Prymnesiophyceae, а также ОТЕ двух родов — Phaeocystis и Chrysochromulina. Относительный вклад представителей каждого рода не превышал 1% от общего числа ОТЕФПЭ.
ФПЭ, идентифицированные до вида. До видового уровня идентифицированы зелёные водоросли Bathycoccusprasinos (33,5% ПРфПЭ), Ostreococcus tauri (30,8% ПРФПЭ) и Micromonaspusila (17,5% ПРФПЭ), а также диатомеи Skeletonema marinoi (0,1% ПРфПЭ) и Minidiscus trioculatus (0,01% ПРфПЭ).
Вид M. pusila был представлен 92 ОТЕ. Мор-фотип M. pusila включает шесть филотипов [16], четыре из которых присутствовали в водах Онежского залива: филотип С (более трети общего числа выявленных ОТЕ Micromonas), D, Е1 и Е2. Более половины от общего числа ОТЕ Micromonas составили ОТЕ, которые отличались по последовательности области V4 от ранее описанных филотипов и формировали отдельную кладу на филогенетическом дереве, построенном по консенсусным последовательностям ОТЕ Mamiellophyceae.
Обсуждение
В третьей декаде июня 2015 г. в Онежском заливе численность и биомасса ФПЭ были относительно невысокими. Численность ФПЭ была
Таблица 1
Средние для слоя 0—5 м значения численности и биомассы фотоавтотрофных пикоэукариот (ФПЭ), суммарной численности и биомассы пикофитопланктона (ПФП) и вклада ФПЭ в суммарную биомассу пикофитопланктона (ФПЭ, %)
Станции Численность Биомасса
ФПЭ, 104 кл/л ПФП, 105 кл/л ФПЭ, мкг С/м3 ПФП, мкг С/м3 ФПЭ,%
1/22 1,21 1,27 52,57 81,3 64,7
1/23 0,60 7,07 1,92 177,2 1,1
2/23 7,86 7,01 66,55 222,2 30,0
3/23 0,91 6,98 49,79 222,0 22,4
4/23 0,60 2,78 33,19 101,2 32,8
5/23 0 3,26 0 81,6 0
1/24 0,60 0,85 11,58 31,2 37,1
2/24 1,21 2,36 23,16 79,1 29,3
3/24 36,87 7,31 117,21 207,9 56,4
4/24 0,60 17,77 11,58 454,3 2,5
5/24 2,42 34,99 79,88 948,7 8,4
1/25 0,60 1,99 11,58 59,9 19,3
2/25 0 0,60 0 15,1 0
3/25 0,60 0,54 1,92 14,0 13,7
1/26 4,83 1,15 89,96 106,6 84,4
2/26 0 1,15 0 28,7 0
3/26 1,81 0,97 15,42 35,1 44,0
4/26 1,21 2,05 13,50 61,9 21,8
5/26 1,21 9,67 3,84 242,6 1,6
1/27 1,81 5,32 46,69 175,1 26,7
Среднее 3,25 5,76 31,52 167,3 24,8
Стандартное отклонение 8,13 8,08 34,55 212,9 -
меньше значений, выявленных в умеренных водах северной Атлантики осенью [2] и поверхностных водах северо-западной части Тихого океана в июне [17]. Значения биомассы ФПЭ и суммарной биомассы ПФП в слое 0—5 м были достоверно (критерий Манна-Уитни, р<0,05 и р<0,01, соответственно) ниже средних (в столбе воды) значений этих показателей в июне 2012 г. [18].
По акватории залива значения численности и биомассы ФПЭ варьировали в широких пределах. Учитывая, что содержание биогенных элементов превышало пороги лимитирования развития планктонных водорослей [9], к факторам, определявшим пространственную изменчивость количественных характеристик ФПЭ, следует, по-видимому, отнести структуру и динамику вод, а также различия в экологических нишах отдельных представителей ФПЭ. У Соловецких островов и в центральной части залива располагались слабо стратифицированные воды с низкой температурой и повышенной солёностью поверхностного слоя. Слабая стратификация
Таблица 2
Относительное число (%) операционных таксономических единиц (ОТЕ) и прочтений таксономических групп в составе фотоавтотрофных пикоэукариот
Филогенетическая группа Класс ОТЕ Прочтения
Chloroplastida Mamiellophyceae 64,9 84,6
Nephrophyceae 0,2 0,02
Pyramimonadophyceae 1,7 0,6
Stramenopila Bolidophyceae 8,7 4,7
Chrysophyceae 20,2 9,2
Mediophyceae 2,7 0,3
Pelagophyceae 0,2 0,02
Haptophyta Prymnesiophyceae 1,4 0,5
в этих районах обусловлена интенсивным приливным перемешиванием. В вершине залива отмечалась выраженная стратификация вследствие речного стока [9]. Зависимость количественных характеристик ФПЭ от структуры и динамики вод отмечена для разных районов Мирового океана [2].
Как и во многих районах умеренных и арктических вод [3, 4, 19], в Онежском заливе среди ФПЭ преобладали Chlorophyta. Наибольшее число прочтений принадлежало видам Bathycoccus prasi-nos и Ostreococcus tauri, что согласуется с фактом приуроченности наибольшего обилия этих космо-политных видов к прибрежным водам [14, 20].
Филогенетические клады морфотипа Micromonas pusila, как полагают, соответствуют отдельным видам [16]. Micromonas клады Е2 ранее был выявлен только в арктических водах и рассматривался как арктический эндемик [6]. Недавно последовательности, практически идентичные таковым Micromonas Е2, выявлены в антарктических водах; была выдвинута гипотеза о связи арктической и антарктической популяций Micromonas Е2 посредством глубоководных океанических течений [21]. Регистрация Micromonas Е2 в летнем планктоне субарктического Белого моря свидетельствует о более широком ареале этого филотипа, чем считалось ранее [6]. По числу прочтений среди Micromonas преобладали ранее не описанный ("новый") фи-лотип и филотип С, являющийся космополитом. Последовательности V4 вариабельной области "нового" филотипа были на 99% схожи с последовательностью некультивируемых Prasinophyceae клона DH114 3A06 (FJ032694), выявленной в планктоне Южной Атлантики. Преобладание филотипов Micromonas с широкими ареалами распространения отличает состав ФПЭ субарктического Белого моря от состава ФПЭ арктических морей, где доминирует филотип Е2 [6].
Выявленное в водах Онежского залива относительно высокое число ОТЕ и последовательностей Chrysophyceae согласуется с регистрацией высокого разнообразия этого класса в пикопланктоне разных районов Мирового океана [2, 4, 17]. При этом, как и в случае беломорских ФПЭ, большинство ОТЕ не кластеризовалось с ОТЕ известных культивируемых видов. Этот класс является характерным для пресных вод, а число описанных морских видов Chrysophyceae невелико.
Из Bolidophyceae в Онежском заливе выявлены ОТЕ, соответствующие роду Bolidomonas. Согласно последним филогенетическим исследованиям [22], ранее описанные виды B. pacifica и B. mediterranea рассматриваются как базионимы видов рода Tripar-ma (T. pacifica (Guillou et Chrétiennot-Dinet) Ichi-nomiya et Lopes dos Santos и T. mediterranea (Guillou et Chrétiennot-Dinet) Ichinomiya et Lopes dos Santos).
Диатомея Minidiscus trioculatus является широко распространенным видом и в ряде случаев дости-
гает значительной численности [14]. Учитывая незначительное число выявленных прочтений M. trioculatus, а также тот факт, что ранее в планктоне Белого моря эта водоросль не была идентифицирована, её следует отнести к редким видам беломорского планктона. Число прочтений диатомеи Skeletonema marinoi также было невысоким. Однако это обусловлено тем, что размер колоний Skeletonema превышает 3 мкм и в пикофракцию попадают только отдельные клетки. В фитопланктоне на многих станциях залива доминировала Skeletonema, ранее идентифицированная как S. costatum s. l. [9]. Настоящее исследование позволило уточнить предыдущее определение и идентифицировать вид как S. marinoi. Это первая регистрация S. marinoi в планктоне Белого моря.
Выявленная незначительная доля Phaeocystis в ФПЭ аналогична ситуациям, отмеченным в Беринговом проливе и морях Чукотском, Бофорта [23]. Однако в атлантическом секторе Арктики [4] обнаружено значительное количество Phaeocystaceae.
Структура ФПЭ летнего планктона Онежского залива существенно отличалась от таковой весеннего подледного планктона Кандалакшского залива Белого моря [8]. Летом доля Chlorophyta была выше в 1,5 раза, а вклад Stramenopila был в 3 раза ниже, чем весной. Выявленные различия могут быть обусловлены тем, что исследования проведены в разных заливах. Однако аналогичное увеличение доли Chlorophyta в летний период показано для сезонной динамики планктона арктического фьорда в западной части Шпицбергена [24]. Это даёт основание полагать, что и для Белого моря характерно возрастание доли зелёных водорослей среди ФПЭ летом.
Полученные данные по таксономическому составу ФПЭ актуальны в свете наблюдаемых изменений морских экосистем Арктики под влиянием глобальных климатических изменений [5]. Преобладание в летний период таксонов с широкими ареалами распространения, незначительная доля арктического Micromonas Е2 среди ФПЭ Белого моря, сочетающего черты водоема умеренной зоны и арктических шельфовых морей, подтверждает высказанное ранее предположение о возможном изменении состава ФПЭ арктических вод за счет проникновения и преимущественного развития водорослей умеренных вод и исчезновения арктических эндемиков [6]. Доминирование в фотоав-тотрофном пикопланктоне субарктического Белого моря цианобактерий свидетельствует о возможной экспансии последних в арктические воды.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-17-00800 -экспедиционные работы, проект № 14-50-00029 -молекулярно-генетический анализ) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 16-05-00502 - количественная обработка проб).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Li W.K., McLaughlin F.A., Lovejoy C., Carmack E.C. Smallest algae thrive as the Arctic Ocean freshens // Science. 2009. Vol. 326. N 5952. P. 539.
2. Kirkham A.R., Lepere C., Jardillier L.E., Not F., Bou-man H., Mead A., Scanlan D.J. A global perspective on marine photosynthetic picoeukaryote community structure // The ISME J. 2013. Vol. 7. N 5. P. 922-936.
3. Kilias E.S., NöthigE.-M., Wolf C, Metfies K. Picoeukaryote plankton composition off West Spitsbergen at the entrance to the Arctic Ocean // J. Eukaryot. Microbiol. 2014. Vol. 61. N 6. P. 569-579.
4. Metfies K., von Appen W.-J., Kilias E., Nicolaus A., Nöthig E.-M. Biogeography and photosynthetic biomass of arctic marine pico-eukaryotes during summer of the record sea ice minimum 2016 // PLoS ONE. 2016. Vol. 11. N 2. e0148512.
5. Intergovernmental panel on climate change. Working group I 2007. Climate change 2007: the physical science basis. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change / Eds. S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, and H.L. Miller. Cambridge Univ. Press, 2007. 996 pp.
6. Lovejoy C., Vincent W.F., Bonilla S., Roy S., Marti-neau M.J., Terrado R., Potvin M., Massana R., Pedros-Alio C. Distribution, phylogeny, and growth of cold-adapted pico-prasinophytes in arctic seas // J. Phycol. 2007. Vol. 43. N 1. P. 78-89.
7. Berger V., Dahle S., Galaktionov K., Kosobokova X., Naumov A., Rat'kova T., Savinov V., Savinova T. White Sea. Ecology and Environment. St-Petersburg: Zoological Institute Russian Academy of Sciences, 2001. 157 p.
8. Belevich TA., IlyashL.V., MilyutinaI.A., LogachevaM.D., Goryunov D.V., Troitsky A.V. Metagenomic analyses of White Sea picoalgae: first data // Biochemistry. 2015. Vol. 80. N 11. P. 1514-1521.
9. Belevich T.A., IlyashL.V., Zimin A.V., KravchishinaM.D., Novikhin A.E., Dobrotina E.D. Peculiarities of summer phy-toplankton spatial distribution in Onega Bay of the White Sea under local hydrophysical conditions // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2016. Vol. 71. N 3. P. 135-140.
10. Hillebrand H., Dürselen C.-D., Kirschtel D., Pollingher U., Zohary T. Biovolume calculation for pelagic and ben-thic microalgae // J. Phycol. 1999. Vol. 5. N 2. P. 403-424.
11. Verity P.G., Robertson C.Y., Tronzo C.R., Andrews M.G., Nelson J.R., Sieracki M.E. Relationship between cell volume and the carbon and nitrogen content of marine photosyn-thetic nanoplankton // Limnol. Oceanogr. 1992. Vol. 37. N 7. P. 1434-1446.
12. Schloss P.D., Westcott S.L., Ryabin T. et al. Introducing mothur: open-source, platform-independent, community-supported software for describing and comparing microbial communities // Appl. Environ. Microbiol. 2009. Vol. 75. N 23. P. 7537-7541.
13. Quast C., Pruesse E., Yilmaz P., Gerken J., Schweer T., Yarza P., Peplies J., Glockner F.O. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-
based tools // Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 41. N D1. P. D590-D596.
14. Vaulot D., Eikrem W, Viprey M., Moreau H. The diversity of small eukaryotic phytoplankton (<3 ^m) in marine ecosystems // FEMS Microb. Rev. 2008. Vol. 32. N 5. P. 795-820.
15. Zhu F, Massana R., Not F., Marie D., Vaulot D. Mapping of picoeucaryotes in marine ecosystems with quantitative PCR of the 18S rRNA gene // FEMS Microbiol. Ecol. 2005. Vol. 52. N 1. P. 79-92.
16. Worden A.Z., Lee J.-H, Mock T. et al. Green evolution and dynamic adaptations revealed by genomes of the marine picoeukaryotes Micromonas // Science. 2009. Vol. 324. N 5924. P. 268-272.
17. Choi D.Y., An S.M., Chun S, Yang E.C., Selph K.E., Lee C.M., Noh J.H. Dynamic changes in the composition of photosynthetic picoeukaryotes in the northwestern Pacific Ocean revealed by high-throughput tag sequencing of plastid 16S rRNA genes // FEMS Microbiol Ecol. 2016. Vol. 92. N 2. fiv170.
18. Ilyash L.V., Belevich T.A., Stupnikova A.N., DritsA.V., Flint M.V. Effects of local hydrophysical conditions on the spatial variability of phytoplankton in the White Sea // Oceanology. 2015. Vol. 55. N 2. P. 216-225.
19. Zhang F., He J., Lin L, Jin H. Dominance of pico-phytoplankton in the newly open surface water of the central Arctic Ocean // Polar Biol. 2015. Vol. 38. N 7. P. 1081-1089.
20. Clayton S, Lin Y.-C., Follows M.J., Worden A.Z. Coexistence of distinct Ostreococcus ecotypes at an oceanic front // Limnol. Oceanogr. 2017. Vol. 62. N 1. P. 75-88.
21. Simmons M.P., Bachy C., Sudek S, van Baren M.J., Sudek L., Ares M. Jr., Worden A.Z. Intron invasions trace algal speciation and reveal nearly identical Arctic and Antarctic Micromonas populations // Mol. Biol. Evol. 2015. Vol. 32. N 9. P. 2219-2235.
22. Ichinomiya M., Lopes dos Santos A., Gourvil P., Yoshikawa S., Kamiya M., Ohki K., Audic S., Vargas C. de Noel M.-H., Vaulot D., Kuwata A. Diversity and oceanic distribution of the Parmales (Bolidophyceae), a picoplanktonic group closely related to diatoms // ISME J. 2016. Vol. 10. N 10. P. 2419-2434.
23. Balzano S., Marie D., Gourvil P., Vaulot D. Composition of the summer photosynthetic pico and nanoplankton communities in the Beaufort Sea assessed by T-RFLP and sequences of the 18S rRNA gene from flow cytometry sorted samples // The ISME J. 2012. Vol. 6. N 8. P. 1480-1498.
24. Marquardt M., Vader A., Stubner E.I., Reigstad M., Gabrielsen T.M. Strong seasonality of marine microbial eukaryotes in a high-Arctic fjord (Isfjorden, West Spitsbergen) // Appl. Environ. Microbiol. 2016. Vol. 82. N 6. P. 1868-1880.
Поступила в редакцию 21.03.2017 Принята в печать 15.06.2017
HYDROBIOLOGY
PHOTOTROPHIC PICOEUKARYOTES OF THE ONEGA BAY, THE WHITE SEA: ABUNDANCE AND SPECIES COMPOSITION
T.A. Belevich1*, L.V. Ilyash1, I.A. Milyutina2, M.D. Logacheva2, A.V. Troitsky2
1 Department of Hydrobiology, School of Biology, Lomonosov Moscow State University, Leninskiye gory 1—12, Moscow, 119234, Russia;
2A.N. Belozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University, Leninskiye gory 1—40, Moscow, 119234, Russia *e-mail: [email protected]
The abundance, biomass and species composition of phototrophic picoeukaryotes (PPE, cells size less than 3 ^m) were studied in Onega Bay of the White Sea in June 2015. The highest PPE abundance and biomass were registered in the 0—5 m water layer. In the bay the average (in the 0—5 m water layer) abundance and biomass varied from 0 to 36,8 • 104 cell/l and from 0 to 117 ^g С/m3, respectively. The Illumina sequencing of V4 region of 18S rRNA gene revealed eight classes of PPE. Mamiellophyceae dominated both in number of reads and operational tax-onomic units. The green algae Bathycoccus prasinos, Ostreococcus tauri and Micromonaspusila, as well as diatoms Skeletonema marinoi and Minidiscus trioculatus were identified to species level.
Keywords: picoplankton, phototrophic picoeukaryotes, Micromonas, Bathycoccus, Ostreococcus, Illumina sequencing
Сведения об авторах
Белевич Татьяна Алексеевна — канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ. Тел: 8-495-939-27-91; e-mail: [email protected]
Ильяш Людмила Васильевна — докт. биол. наук, проф. кафедры гидробиологии биологического факультета МГУ. Тел: 8-495-939-27-91; e-mail: [email protected]
Милютина Ирина Алексеевна — канд. биол. наук, ст. науч. сотр. НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского. Тел: 8-495-939-31-93; e-mail: [email protected]
Логачева Мария Дмитриевна — канд. биол. наук, ст. науч. сотр. НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского. Тел: 8-495-939-31-93; e-mail: [email protected]
Троицкий Алексей Викторович — докт. биол. наук, зав. отделом НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского. Тел: 8-495-939-31-93; e-mail: [email protected]
