CC BY
6
УДК 574.583+561.232
СС BY-NC 4.0
© М.В. Уманская и соавт.; ФНИ «XXI век»
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ СООБЩЕСТВА ЦИАНОБАКТЕРИЙ УЧАСТКА РАВНИННОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МИКРОСКОПИЧЕСКОГО УЧЕТА И ^-МЕТАБАРКОДИРОВАНИЯ М.В. Уманская*, М.Ю. Горбунов, Е.С. Краснова, Н.Г. Тарасова
Самарский федеральный исследовательский центр РАН, Институт экологии Волжского бассейна РАН,
Тольятти, Россия
* Эл. почта: mvumansk67@gmail.com Статья поступила в редакцию 17.05.2023; принята к печати 04.07.2023
Проанализированы состав и структура сообщества цианобактерий, определенные с помощью световой микроскопии и 16Б-метабаркодирования, в заливе крупного равнинного водохранилища и прилегающей к нему акватории. По данным обоих методов, «ядро» сообщества формируют представители семейств Aphаnizomenonаceаe, РгосЫогососсасеае и Мюгосуз^асеае, с выраженным доминированием видов комплекса Aphan¡zomenon-Dol¡chospermllm, характерных для начальной стадии цветения цианобактерий в каскаде водохранилищ Волги. Обнаружено достаточно хорошее совпадение структур доминантного комплекса, определенных морфологическими и молекулярно-генетическими методами, на уровне семейств и порядков, однако на родовом и видовом уровнях, а также в составе минорных видов наблюдаются заметные различия. Несмотря на то что идентификация оперативных таксономических единиц (ОТЕ) и валидно описанных видов цианобактерий оказалась возможной далеко не во всех случаях, значения индексов разнообразия, рассчитанных по микроскопическим данным и данным метабаркодирования, близки, и, таким образом, выделяемые ОТЕ в среднем соответствуют по объему морфологически выделяемым видам. Обсуждаются причины расхождения данных, полученных этими методами, связанные в том числе с особенностями алгоритмов выделения ОТЕ, а также с разными числами копий рибосомального оперона и разными числами хромосом в клетках разных типов цианобактерий. По всем этим причинам количество последовательностей при метабаркодировании не является прямым аналогом ни количества, ни биомассы клеток и должно рассматриваться как независимая характеристика сообщества.
Ключевые слова: планктон, цианобактерии, Куйбышевское водохранилище, р. Уса, микроскопический учет, метабаркодинг.
MICROSCOPIC EXAMINATION AND 16S METABARCODING FOR COMPARATIVE ANALYSIS OF CYANOBACTERIA COMMUNITY STRUCTURE IN A PLAINLAND
RESERVOIRM.V. Umanskaya*, M.Yu. Gorbunov, Ye.S. Krasnova, N.G. Tarasova
Samara Federal Research Scientific Center RAS, Institute of Ecology of Volga River Basin RAS, Togliatti, Russia
Light microscopy and 16S metabarcoding was used to determine the composition and structure of cyanobacteria community in a bay of a large plain reservoir and neighboring water area. Both methods suggest that the core of the community is formed by representatives of the families Aphanizomenonaceae, Prochlorococcaceae and Microcystaceae, the dominant species belonging to the Aphanizomenon-DoEchospezmum complex, which are typical for the initial stages of cyanobacterial blooms in the cascade of Volga reservoirs. A satisfactory similarity between the dominant complex structures determined using the morphological and the molecular genetic approaches has been found at the family and order levels. There are however noticeable differences at the genus and species levels and among minor species. Despite that the identification of the operational taxonomic units (OTU) and validly of the described cyanobacteria species were achievable in far not every case, the values of diversity indexes calculated using microscopy and metabarcoding data were similar and, thus, OTUs generally correspond to morphologically distinguished species. The causes of the discrepancy between the results obtained using the two methods are discussed, including those related to peculiarities OUT discrimination algorithms, different copy numbers of the ribosomal operon per chromosome, and chromosome numbers per cell in different cyanobacterial species. For all these reasons, the number of sequences defined by metabarcoding is not a direct analogue of cells number or biomass and thus should be regarded as an independent characteristic of a community. Keywords: plankton, cyanobacteria, Kuibyshev Reservoir, the river Usa, microscopic assessment, metabarcoding.
* Email: mvumansk67@gmail.com
Введение
Цианобактерии - единственная группа выделяющих кислород фотоавтотрофных бактерий, широко распространенная в различных водных и наземных экосистемах. Они развиваются как в пресных, так и в морских экосистемах в составе планктона, бентоса, перифитона и микробных (цианобактериальных) матов, и глобально создают значительную часть первичной продукции биосферы. Цианобактерии часто являются одной из доминирующих групп фитопланктона в пресных водах [32, 33]. Учет и видовую идентификацию цианобакте-рий традиционно проводят вместе с эукариотическими водорослями с помощью световой микроскопии. Этот метод требует высокой квалификации и опыта таксоно -миста, а морфологическая идентификация цианобакте -рий затрудняется относительно небольшим числом диагностических признаков, их слабой выраженностью, наличием филогенетически далеких видов с высоким морфологическим сходством, вплоть до криптических, а также фенотипическими вариациями на разных стадиях жизненного цикла или в зависимости от условий среды. Все эти факторы могут приводить к расхождениям в идентификации одних и тех же видов разными таксономистами [16, 17, 23, 28-31]. В случае одиночных пикоцианобактерий, имеющих клетки размерами 0,52,0-3,0 мкм, таксономическое определение в природном материале по морфологическим признакам практически невозможно, и их можно учитывать только с помощью флуоресцентной микроскопии.
В последнее время становятся все более доступны методы, основанные на принципах баркодинга природных сообществ, то есть секвенирования коротких участков целевых (маркерных) генов из суммарной ДНК всего сообщества и идентификации полученных последовательностей путем сравнения с имеющимися базами данных. Число таких исследований быстро растет по мере появления новых и увеличения доступности существующих методов секвениро -вания нового поколения. Наиболее универсальными маркерами для прокариот служат фрагменты вариабельных участков последовательностей гена РНК малой субъединицы рибосом (]^-рРНК); в качестве селективных маркеров для цианобактерий и эукари-отических водорослей используются фрагменты гена большой субъединицы рибулозобифосфаткарбокси-лазы (гЬсЦ) и генов фотосистемы II (например, psbA); маркерами токсичных видов могут быть гены синтаз микроцистина и других токсинов.
Метабаркодирование позволяет выявлять виды независимо от их жизненной стадии и размера, включая криптические [30, 44]. Однако его применение сильно зависит от выбранного маркерного гена и используемой базы данных, алгоритма биоинформатической обработки первичных данных, метода и уровня кластеризации выделенных последовательностей [42].
Одновременное применение морфологического и мо-лекулярно-генетического методов может быть очень информативным для анализа состава природных сообществ цианобактерий, оценки их структуры и определения количественных характеристик. Однако сравнение результатов применения морфологического и молекулярно-генетического методов для анализа сообществ разных групп организмов из одних и тех же природных проб показывает заметные расхождения между составом, относительной численностью и встречаемостью таксонов разного ранга, определенными «классическими» и «молекулярными» методами, в составе как фитопланктона в целом [8, 42], так и цианобактерий [9, 32]. Однако число таких сравнительных работ в случае цианобактерий пока еще невелико, а с учетом их высокого экологического значения в пресных континентальных водоемах продолжение такого сравнительного анализа в различных водоемах крайне необходимо для лучшего понимания новых результатов, полученных методами метабаркодирования.
В настоящей работе представлены результаты сравнительного анализа состава и структуры сообщества цианобактерий, определенного с помощью световой микроскопии и ]^-метабаркодинга в зоне впадения притока в крупное равнинное водохранилище.
Материалы и методы
Отбор проб на станциях, расположенных в устьевой части Усинского залива и Приплотинном плесе Куйбышевского водохранилища, выше и ниже залива, проводили 30 июня, и на станциях, расположенных на р. Уса и в средней части Усинском заливе, - 5 июля 2021 года (рис. 1). В заливе и на акватории водохранилища станции отбора проб находились на расстоянии 50-200 м от берега, а их глубина составляла 4-17 м. Поскольку глубина речной станции - всего 1,5 м, про -ба на этой станции была отобрана интегрально из интервала 0-1 м с шагом 0,5 м в стерильную ПЭТ-бутыль. На всех остальных станциях пробы отбирали интегрально с шагом 1 м от поверхности до 10 м или до дна (если глубина станции была меньше 10 м) также в стерильные ПЭТ-бутыли. Из них в дальнейшем были отобраны аликвоты для определения циано-бактерий морфологическими, эпифлуоресцентными и молекулярно-генетическими методами.
Для морфологической идентификации и количественного учета наноцианобактерий обрабатывали про -бы воды фиксатором Кузьмина и далее в соответствии со стандартной методикой [4]. Видовую принадлежность устанавливали по определителям [1, 21, 24, 25]. Для учета пикоцианобактерий фиксировали пробы воды стерильным формалином до конечной концентрации 4%, фильтровали через мембранные фильтры (ФМНЦ-0,2; «Владисарт», Россия), на которых и опре -деляли численность пикоцианобактерий с помощью
>
флуоресцентной микроскопии по автофлуоресценции хлорофилла. К пикоцианобактериям относили все одиночные клетки, линейные размеры которых не превышали 3 мкм.
Для метабаркодирования фильтровали пробы в сте -рильных условиях через нитроцеллюлозные фильтры с диаметром пор 0,2 мкм. Фильтры с осадками переносили в стерильные пробирки, фиксировали в 3 мл 80% (об/об) этанола и хранили при -20°С. Выделение ДНК и высокопроизводительное секвени-рование было выполнено в компании Синтол (Москва, Россия). Для амплификации вариабельного участка V3-V4 гена ^S-рРНК прокариот использовали универсальные прокариотические прайме-ры 341F (5'-CCTACGGGNGGCWGCAG-3') и 805R (5'-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3') [19] со стандартными адаптерами Illumina. Парноконцевое сек-венирование полученных библиотек ДНК было выполнено на секвенаторе MiSeq (Illumina, США) с использованием набора реагентов MiSeq® Reagent Kit v2, 2x250 нк, 500 циклов.
Обработку полученных сырых данных проводили с помощью программного пакета Usearch 11.0.67 [14]. Полученные уникальные последовательности были кластеризованы на уровне 97% с выделением операционных таксономических единиц (ОТЕ). Таксономическую принадлежность ОТЕ определяли с помощью
элайнера SINA v1.2.11 [34] с использованием базы дан -ных SILVA SSU v. 138.1 [35].
Для уточнения классификации использовали алгоритм BLAST на платформе NCBI (http://blast. ncbi. nlm. nih.gov/Blast.cgi). Филогенетические деревья были построены в программе MEGA v.11 [27] с использованием референтных последовательностей 16S^PHK, полученных из базы данных NCBI. Матрицы расстояний рассчитывались в соответствии с двухпараметриче-ской моделью Кимуры. Бутстрап-анализ полученных кладограмм был проведен на основе 1000 повторов.
Таксономическая структура сообщества цианобактерий приведена в соответствие с классификацией [40]. Структуру сообщества цианобактерий в отдельных пробах определяли по относительному вкладу вида в общую численность (микроскопический анализ) или ОТЕ в общее число последовательностей цианобактерий (метабаркодирование). Сравнение структур сообщества цианобактерий исследованного участка, полученных разными методами, проводили для всего района исследования в целом, без учета пространственно-временных изменений. Средний относительный вклад вида в общую численность или ОТЕ в общее число последовательностей цианобактерий для всего района был рассчитан как средний из относительных вкладов каждого вида или ОТЕ в отдельных пробах.
Рис. 1. Карта-схема расположения станций отбора проб на р. Уса, в Усинском заливе и в прилегающей акватории Куйбышевского водохранилища
Результаты
Структура цианобактерии по результатам микроскопического определения
Цианобактерии являлись основой фитопланктона Усинского залива и прилегающего участка Куйбышевского водохранилища в исследованный период [7]. По морфологическим признакам в их составе было выявлено 28 видов, а средняя численность составила 2,033 х 105 кл./мл. В составе сообщества в исследованный период доминировали цианобактерии пор. Nostocales, которым сопутствовали одиночные пико-цианобактерии и колониальные представители пор. Chroococcales. Основной вклад в общую численность цианобактерий вносили представители сем. Aphani-zomenonaceae (65,4%) с выраженным доминированием Aphanizomenon flos-aquae (Ralfs ex Bornet et Flahault), Dolichospermum flos-aquae (Brébisson ex Bornet et Flahault) Wacklin et al. и Trichormus variabilis (Kützing ex Bornet et Flahault) Komarek et Anagnostidis, в порядке уменьшения вклада в общую численность (рис. 2). Прочие виды родов Aphanizomenon (A. gracile Lem-mermann; A. klebahnii (Elenkin) Pechar et Kalina), Dolichospermum (D. planctonicum (Brunnthaler) Wacklin et al.; D. sigmoideum (Nygaard) Wacklin et al., а также Cuspidothrix elenkinii (Kisselev) Rajaniem et al.) были минорными и их суммарный вклад не превышал 1,1% численности.
Одиночные неидентифицированные пикоциано-бактерии (ПЦБ) формировали 22,9% общей численности и составляли тем самым существенную часть сообщества (рис. 2). Мелкоклеточные колониальные цианобактерии формировали чуть более 2% численности и были представлены в основном р. Aphano-
capsa (рис. 2). Вклад р. Microcystis в общую численность составил 7,5%, в основном за счет Microcystis aeruginosa (Kutzing) Kutzing (рис. 2). По сравнению с Nostocales, нитчатые безгетероцистные цианобактерии были немногочисленны (около 1,8%); среди них преобладали Pseudanabaenaceae, преимущественно за счет Pseudanabaena mucicola (Naumann et Huber-Pestalozzi) Schwabe (рис. 2), им сопутствовали виды Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis & Komarek, Anagnostidinema amphibium (Agardh ex Gomont) Strunecky et al., Oscillatoria tenuis Agardh ex Gomont и Glaucospira laxissima (G.S. West) Simic, Komarek & Dordevic, в порядке уменьшения вклада. Прочие виды были минорными и в сумме составляли не более 0,1% численности.
Метабаркодирование вариабельного участка V3—V4 гена 16Б-рРНК: структура цианобактерии на уровне ОТЕ
В результате метабаркодирования было выделено 29 ОТЕ, принадлежащих к кл. Cyanobacteriia=Oxy-photobacteria, с суммарным числом последовательностей 92869. В составе сообщества по числу последовательностей доминировали ОТЕ, принадлежащие к сем. Aphanizomenonaceae; им сопутствовали представители сем. Prochlorococcaceae. Меньший, но также существенный вклад в структуру сообщества вносили ОТЕ, входящие в сем. Microcystaceae и Pseudanabaenaceae (рис. 3). Прочие филогенетические группы и клады являлись минорными и составляли в сумме 2,9% последовательностей, но вносили заметный вклад в общее разнообразие сообщества (представляя собой чуть менее половины ОТЕ, 41,4%).
Рис. 2. Структура доминирующего комплекса сообщества цианобактерий по результатам микроскопического анализа: преобладающие роды и виды. ПЦБ - одиночные пикоцианобактерии
Сем. Aphanizomenonaceae было представлено семью ОТЕ, которые в сумме составляли 71,9% последовательностей (рис. 4). Доминировали ОТЕ-1, нук-леотидная последовательность которого идентична участку V3-V4 гена 1^-рРНК штамма Aphanizomenon flos-aquae ССАР 1401/7 (НЕ975013), и ОТЕ-9, относящийся к р. Dolichospermum. Более точно идентифицировать этот ОТЕ невозможно из-за высокого сходства его нуклеотидной последовательности с коллекционными штаммами нескольких разных видов (рис. 4, табл. 1). Ближайшим к ОТЕ-3190 оказался изолят КУ091688 из оз. Изник (Турция), определенный как Anabaenopsis е^ктп TURKEYBLM9 (табл. 1). Однако нуклеотидная последовательность этого штамма очень далека от других штаммов этого вида и рода, вероятно поэтому его таксономическое определение ошибочно. В таком случае ОТЕ-3190 также принадле -жит к роду Dolichospermum и, судя по результатам филогенетического анализа, близок к видам D. flos-aquae или D. lemmermanii (рис. 4). Два ОТЕ принадлежат к роду Cuspidothrix, причем их относительный вклад в общее число последовательностей довольно велик (рис. 3, 4), тогда как по микроскопическому определе -нию этот род являлся минорным, и его доля в численности не превышала 0,1%. По данным метабаркодинга не были выявлены ОТЕ, относящиеся к роду Тпс^г-mus (рис. 4), который был обнаружен по морфологическим признакам.
В сем. Prochlorococcaceae входят пять ОТЕ, суммар -но составляющие 18,73% всех последовательностей (рис. 3, 5). Среди них доминирует ОТЕ-42, который, как и ОТЕ-1916, близок к Cyanobium gracile PCC-6307 (рис. 5). Поиск соответствий в Genbank выявил для ОТЕ-42 большее сходство с Cyanobium sp. JJ2-3, а для ОТЕ-1916 - с Synechococcus sp. SR-R4S6 (табл. 1). Третий ОТЕ, ОТЕ-151, имеет последовательность, идентичную с Synechococcus cf. nidulans TAU-MAC 3010, и филогенетически близок к Anathece clathrata (рис. 5, табл. 1). Обнаруженные при микроскопическом анализе Aphanocapsa pulverea и A. incerta не представлены в Genbank, однако другие мелкоклеточные виды Aphanocapsa (A. holsatica, A. feldmanii и A. salina) входят в кладу Synechococcus-Prochlorococcus-Cya-nobium. Это позволяет считать, что некоторые из обнаруженных ОТЕ, относящихся к этой кладе, могут принадлежать к роду Aphanocapsa.
В составе сообщества обнаружен минорный ОТЕ-1479, последовательность которого идентична недавно описанному виду Altericista lacusladogae Averina, E. Polyakova, Senetskaya & Pinevich 2021 (рис. 5) и который по своим размерам может быть отнесен к пи-коцианобактериям. Еще четыре ОТЕ с небольшим числом последовательностей принадлежат к р. Cha-maesiphon (рис. 3, 5, табл. 1), представители которого не были зарегистрированы при микроскопическом определении.
Рис. 3. Структура сообщества цианобактерий по данным метабаркодирования: преобладающие семейства и ОТЕ
К сем. Microcystaceae относится ОТЕ-20, идентичный штамму Microcystis aeruginosa (рис. 3, 5, табл. 1), вклад которого в общее количество последовательностей со -ставляет 4,16%. Минорный ОТЕ-792 имеет нуклеотид-ную последовательность, идентичную со штаммами Snowela litoralis и S. rosea (табл. 1). В соответствии с таксономической схемой, принятой в рамках Международного кодекса номенклатуры водорослей, грибов и растений (Ботанический Кодекс), род Snowella относят к пор. Synechococcales, но, согласно филогенетическим
данным [40], он безусловно принадлежит к сем. Microcystaceae (пор. Chroococcales) (рис. 5).
Среди безгетероцистных нитчатых цианобакте-рий основной вклад вносили ОТЕ, входящие в сем. Pseudanabaenaceae (рис. 5), с выраженным доминированием ОТЕ-63, последовательность которого идентична с Pseudanabaena mucicola NRERC-307 (рис. 3, табл. 1). Два минорных ОТЕ (804 и 1865) принадлежат к сем. Leptolynbyaceae и филогенетически близки к Phormidesmis arctica HOR 11-6 (рис. 5). Ранее в соста-
52
97
S9_|— Aphanizomenori gracile 1tu26s16 (AJ630445) J~~L Aphanizomenori gracile GIHE-M1 (MN689048) L Dolichospermum circinale CCAP 1403/21 (HF678497) Aphanizomenon flos-aquae CCAP 1401/7 (HE975013) 931 OTE1
-Dolichospermum flos-aquae 04-10 (FN691908)
L~|r Dolichospermumplanctonicum HYSY201308-DP50 (KR154312) 56T Dolichospermum spiroides PMC9403 (AJ293116) 50,- Dolichospermum cf. scheremetievii PMC9701 (AJ293117) 56JÍ Dolichospermum crassum NRERC-104 (MG549307) L Dolichospermum spiroides CHAB5809 (MN813774) - OTE2486
97
|- Dolichospermum flos-aquae С HAB 1665 (JX910223) fr Dolichospermum affine CHAB5815 (MN813778) 52" OTE9
63. Anabaenopsis elenkinii TURKEYBLM9 (KY091688) П- OTE3191
Dolichospermum flos-aquae CCAP 1403/13F (CP051206) Dolichospermum flos-aquae PCC 9302 (AY038032)
- Dolichospermum lemmermannii 04-24 (FN691916)
- Dolichospermum compactum CCAP 1403/24 (AY701569) OTE2755
99
>
100
100
r Cuspidothrix sp. LEGE 03284 (KC989703)
-1 Cuspidothrix issatschenkoi 0tu37s7 (AJ630446)
59L OTE70 Nostocpunctiforme PCC73102 (NR_114430)
Trichormus azoilae Kom BAI/1983 (AJ630454)
82
54
Anabaena cylindrica PCC 7122 (NR_102457) Anabaena inaequalis CCAP 1446/1A (HF678486)
- Trichormus variabilis HINDAK 2001/4 (AJ630456)
100 г Anabaenopsis arnoldii NIVA-CYA 816 (MH160831 ) L Anabaenopsis elenkinii NIVA-CYA494 (AM773308)
— Nodularia spumigena PCC 73104 (NR_115707) -Chrysosporum bergii 09-02 (JQ237772)
Chrysosporum ovalisporum PMC312.07 (KX580774) - Chrysosporum ovalisporum FSS-103 cl.Z4 (MT535763)
99
85
Umezakia nafansTAC611 cl.B14 (MT566432)
— Anabaenopsis circularis NIES21 (AF247595) Cylindrospermum stagnate PCC 7417 (NR_114701)
- Anabaena oscillarioides ВО HINDAK 1984/43 (AJ630428)
100 r— Sphaerospermopsis aphanizomenoides 09-03 (JQ237771 )
-i- Sphaerospermopsis crassa CHAB4404 (KT583658)
100 ' Sphaerospermopsis reniformis 06-01 (FM161348)
-Brasilonema terrestre CENA116 (NR_116034)
-Cyanobium gracile PCC 6307 (NR_114406)
-Gloeobacter violaceus PCC 7421 (NR_074282)
0.02
Рис. 4. Филогенетическое дерево обнаруженных ОТЕ цианобактерий, принадлежащих к порядку Nostocales
68
89
Nostocales
Gloeocapsopsis crepidinum LEGE 06123 (NR_172660) Crinalium epipsammum SAG 22.89 (NFM12218) n
Cyanothece aeruginosa SAG 87.79 cl.15 (MF781040) OTE1326 OTE2441
Chamaesiphon minutus PCC 6605 (NR 102459)
- OTE1207
-OTE2366
- Limnothrix meffertiae 1013-0020 (KY550457)
Gomontiellales
— Coleofasciculus chthonoplastes SAG 2209 (NR_125521)
— Moorena producens 3L (NR_116274)
— Pseudochroococcus couteii PMC 885.14 (NR_172711) ■ Stanieria cyanosphaera PCC 7437 (NR_114510)
-Chroococcus turgidus CCIBt3508 (MF072352)
-Halospirulina tapeticola CCC Baja-95 cl.2 (NR_026510)
99 i Microcystis aeruginosa NIES-843 (NR_074314) 1-OTE 20
— Gloeothece membranacea PCC 6501 (NR_119092)
-Aphanocapsa cf. rivularis UAM 390 (JQ070058)
_i Snowella litoralis 0TU35S07 (AJ781039)
991-OTE792
18T-Г
CI L-
-Crocosphaera watsonii\NH 8501 (NR_115288)
-Foliisarcina bertiogensis CENA333 (NR_148664)
I— Limnothrix rosea IAM M-220 (AB003164) "ii1-OTE1149
-Pleurocapsa minor HA4230-MV1 (NRJ72667)
Desertifilum dzianense PMC 872.14 (NR_172574) Baaleninema simplex PCC 7105 (NR_172655) Lyngbya aestuarii PCC 7419 (NR_114680) j— Microcoleus anatoxicus PTRS2 (NR_172606) Tychonema bourreiiyi CCAP 1459/11B (NR_112123) OTE2941
j Planktothrix rubescens CYA18 (NR112127) OTE339
Planktothrix agardhii NIES-204 (NR_112126) Oscillatoria tenuis UAM 410 (JN382222) Planktothrix mougeotii TR1-5 (NR_112129) DTE440
Planktothrix pseudagardhii T1 -8-4 (NR_112128) Planktothrix spiroides fs1 (NR_118104)
-Rubidibacterlacunae KORDI 51-2 (NR 044104)
- Halomicronema excentricum TFEP1 (NR 114591) ■ Lagosinema fenu/sNGPC151 (KU321243)
Chroococcales
Microcoleaceae
99
£
-OTE226
Aphanocapsa muscicola SERB 57 (KP890779) Anagnostidinema amphibium NRERC-452 (MN179482) Limnothrix planktonica CHAB763 (JQ004026) • Sodaleptolyngbya stromatolitii PMC 867.14 (NR_172576)
_99, Phormidesmis arctica HOR 11-6 (KU219729)
1-OTE 1865
-OTE804
Planktolyngbya limnetica S14 (KF487299) г Leptolyngbya boryana NIES-2135 (LC215287) ~ Leptolyngbya foveolarum Komarek 1964/112 (X84808)
Leptolyngbyaceae
99
- Pinocchia daecheonga FBCC-A230 (NR_172710)
- Leptolyngbya sp. (GCA_003249155) Leptolyngbya subtilissima EcFYyyy700 (KC463197) Haloleptolyngbya elongata PMC 893.15 (NR_172575)
OTE2135
Cymatolege spiroidea TAU-MAC 1315 (NR_172572) 99 i Altericista lacusladogae CALL) 1127 (NR_72619) OTE 1479
- Altericista variichlora CALU 1173 (NR 172620) 88 i Pseudanabaena mucicola NRERC-307 (MN128964)
OTE 63
Pseudanabaena galeata NRERC-312 (MN128993) Pseudanabaena limnetica NIVA-CYA276/6 (LC016776) OTE3023
■ Limnothrix redekei NIVA-CYA 227/1 (AB045929) ■ OTE348
Pseudanabaenaceae
Aphanocapsa holsatica NIES43 (U40336) Synechococcus elongatus PCC 6301 (NR_074309)
-Aphanocapsa feldmannii 277cV (GCA_004768415)
-Prochlorococcus marinus subsp. pastoris PCC 9511 (NR_125480)
71i Synechococcus lacustris Maggiore-St4-Slac (GCA_024345595.1) Synechococcus rubescens SAG 3.81 (NR_125481) Cyanobium usitatum Tous (GCF_003011885.1) Anathece clathrata SAG 23.99 (KM020006) -OTE 151
Merismopedia tenuissima CHAB7021 (MF680039) Cyanobium sp. PCC 7009 (AF216945) Aphanocapsa salina SAG 33.79 (KM020007) Cyanobium gracile PCC 6307 (NR_114406) Cyanobium sp. PCC 6904 (AF216944) Synechococcus sp. TAU-MAC 0499 (MN062661) — OTE 1916 OTE42
Gloeobacter violaceus PCC 7421 (NR_074282) - Vampirovibrio chlorellavorus ATCC 29753 (HM038000)
Prochlorococcaceae
Рис. 5. Филогенетическое дерево обнаруженных ОТЕ, принадлежащих к кл. Cyanobacteriia
ве планктона района исследований отмечался другой вид этого рода - Phormidesmis mollis (Gomont) Turic-chia, Ventura, Komärkovä & Komärek [3, 6], но в исследованный период по данным микроскопического определения он не был обнаружен.
ОТЕ-339 и ОТЕ-440, суммарный вклад которых в общее число последовательностей составлял 1% (рис. 3, 5, табл. 1), принадлежат к сем. Microcoleaceae, при-
чем первый принадлежит к комплексу Planktothrix aghardii/rubescens, а второй близок к P. spiroides и P. pseudaghardii. Поскольку P. pseudagardhii морфологически неотличим от P. agardii [41], а P. spiroides внешне сильно напоминает виды Arthrospira, которые, однако, отсутствовали по микроскопическим данным, вероятно, ОТЕ-440 при микроскопическом определении был учтен как P. agardhii.
Табл. 1
Последовательности в базе данных Genbank, ближайшие к доминирующим ОТU
ОТЕ Название % сходства № в Genbank
Nostocales: Aphanizomenonaceae
ОТЕ-1 Aphanizomenon flos-aquae NRERC-020 100 MN104685.1
ОТЕ-9 Dolichospermum circinale CHAB1304 100 GU197629.1
Dolichospermum affine CHAB5815 99,75 MN813778.1
Dolichospermum affine NIES-40 100 AF247591.1
ОТЕ-70 Cuspidothrix issatschenkoi GIHE-M3 100 MT135015.1
ОТЕ-3191 Anabaenopsis elenkinii TURKEYBLM9 99,75 KY091688.1
Dolichospermum flos-aquae CCAP 1403/13F 99,51 CP051206.1
Chroococcales:Microcystaceae
ОТЕ-20 Microcystis aeruginosa PMC 1276.20 100 MW405033.1
Microcystis aeruginosa NIES-843 99,75 NR_074314.1
ОТЕ-792 Snowella litoralis 1LT47S05 100 AJ781041.1
Snowella rosea 1LM40S01 100 AJ781042.1
Gomontiellales: Chamaesiphonaceae
ОТЕ-1326 Chamaesiphon cf. incrustans str. Ch. fontanile 95,01 KY704115.1
Oscillatoriales: Microcoleaceae
ОТЕ-339 Planktothrix agardhii PCC 7811 100 LR882969.1
ОТЕ-440 Planktothrix pseudagardhii HAB639 100 GQ457311.1
Planktothrix spiroides fs1 99,26 NR 118104.1
Nodosilineales: Persinemataceae
ОТЕ-226 Filamentous cyanobacterium odo3mo16 94,58 AB863129.1
Uncultured bacterium isolate DGGE gel band 6Dec13_09, пруд Бугач 99,75 KM585774.1
Leptolyngbyales: Leptolyngbyaceae
ОТЕ-804 Leptolyngbya sp. GSE-PSE30-01B 99,50 HM018675.1
Synechococcales: Prochlorococcaceae
ОТЕ-42 Cyanobium sp. JJ2-3 99,75 AM710363.1
Cyanobium gracile PCC 6307 99,5 NR_102447.1
ОТЕ-1916 Synechococcus sp. SR-R4S6 99,01 MT376740.1
Synechococcus rubescens SAG 3.81 97,28 NR 125481.1
ОТЕ-151 Synechococcus cf. nidulans TAU-MAC 3010 100 MN062662.1
Pseudanabaenales: Pseudanabaneaceae
ОТЕ-63 Pseudanabaena mucicola NRERC-307 100 MN128964.1
Pseudanabaena yagii NIVA-CYA 111 99,5 NR 177737.1
ОТЕ-348 Cyanobium sp. ULC068 100 MH118735.1
Pseudanabaena frigida ULC067 99,75 MH118734.1
ПРИРОДА
Рис. 6. Сравнительный анализ структуры сообщества цианобактерий на уровне порядков по результатам микроскопического и молекулярно-генетического анализа. Обозначения: номер порядка; вклад в общую численность или суммарное количество последовательностей (%). Порядок: 1 - Nostocales Borzi 1914; 2 - Synechococcales Hoffmann et al. 2005; 3 - Chroococcales Schaffner 1922; 4 - Pseudanabaenales Komarek and Anagnostidis 1988; 5 - Oscillatoriales Schaffner 1922; 6 - Coleofasciculales Strunecky and Mares 2023; 7 - Nodosilineales Strunecky and Mares 2023; 8 - Gomontiellales Strunecky and Mares 2023; 9 - Leptol-yngbyales Strunecky and Mares, 2023; 10 - Chroococcidiopsidales Komarek et al. 2014; 11 - Spirulinales Komarek et al. 2014
Рис. 7. Сравнительный анализ структуры сообщества цианобактерий на уровне семейств по результатам микроскопического и молекулярно-генетического анализа. Обозначения: номер семейства; вклад в общую численность или суммарное количество последовательностей (%). Семейство: 1 - Aphanizomenonaceae Elenkin 1938; 2 - Prochlorococcaceae Komárek and Strunecky 2020; 3 - Microcystaceae Elenkin 1933; 4 - Pseudanabaneaceae Anagnostidis and Komárek 1988; 5 - Microcoleaceae Komárek et al. 2014; 6 - Wilmottiaceae Strunecky and Mares 2023; 7 - Persinemataceae Strunecky and Mares 2023; 8 - Cyanothecaceae Komárek et al. 2014; 9 - Leptolyngbyaceae Komárek et al. 2014; 10 - Chroococcidiopsidaceae Geitler ex Büdel et al. 2012; 11 - Cy-matolegaceae Strunecky and Mares, 2023; 12 - Chroococcaceae Nageli 1849; 13 - Spirulinaceae (Gomont) Hoffmann et al. 2005; 14 - Geminocystaceae Tuji et al. 2021; 15 - Chamaesiphonaceae Borzi 1882
В целом, по данным микроскопического анализа в цианобактериальном сообществе исследованного района выявлено 28 видов, а также одиночные неиден-тифицированные пикоцианобактерии, которые входят в 11 порядков и 13 семейств; в результате метабар -кодирования было выделено 29 ОТЕ цианобактерий, которые являются представителями 8 порядков и 9 се -мейств. При этом 5 доминирующих макротаксонов и их порядок, но не соотношение их вкладов, совпадают для обоих методов как на уровне порядков, так и на уровне семейств, тогда как структура (состав и соотношение вкладов) минорного комплекса порядков и семейств имеют заметные отличия (рис. 6, 7).
Принимая, что большую часть микроскопически учтенных пикоцианобактерий можно отнести к р. Су-апоЫит, состав доминирующего комплекса на уровне родов практически совпадает, но среди субдоминан-тов и, особенно, минорных родов различия довольно значительны. Не совпадают и вклады отдельных родов, определенные разными методами (табл. 2, рис. 2, 3). При переходе к видовому уровню различия в структуре сообщества становятся еще более выраженными, причем и по составу, и по относительному вкладу в структуру. Однако величины индексов разнообразия, рассчитанные как по микроскопическим данным (количество видов), так и по данным метабаркодинга (ко-
Табл. 2
Состав родов доминирующего комплекса цианобактериального сообщества исследованного района
Микроскопия Метабаркодирование
Вклад в общую численность Вклад в общее число последовательностей
Род род, % вид, % род, % ОТЕ; %
Nostocales: Aphanizomenonaceae
Aphanizomenon 53,3 A. flos-aquae, 52,8 44,8 ОТЕ-1; 44,8
Dolichospermum 9,7 D. flos-aquae, 9,1 25,3 ОТЕ-9; 25,0
Cuspidothrix 0,02 C. elenkinii, 0,02 1,8 0ТЕ-70; 1,8
Trichormus 2,4 T. variabilis, 2,4
Synechococcales: Prochlorococcaceae
ПЦБ 1 22,9
Cyanobium 18,5 ОТЕ-42; 17,1
Aphanocapsa 2,1 A. pulverea, 1,5
Chroococcales:Microcystaceae
Microcystis 7,5 M. aeruginosa, 7,1 4,2 0ТЕ-20; 4,2
Pseudanabaenales; Pseudanabaneaceae
Pseudanabaena 1,1 P. mucicola, 0,7 2,3 ОТЕ-63; 2,3
Oscillatoriales: Microcoleaceae
Planktothrix 0,3 P. agardii, 0,3 1,0 ОТЕ-339; 0,9
1 - одиночные неидентифицированные пикоцианобактерии.
Табл. 3
Общая характеристика сообщества цианобактерий исследованного района
по данным разных методов
Метод исследования Число видов (ОТЕ) Доминирующий комплекс2 Индексы разнообразия
Шеннона Пиелу Симпсона
Микроскопия 281 Aphanizomenon ПЦБ3 Dolichospermum Microcystis 2,12 0,44 0,65
Метабаркодирование 29 Aphanizomenon Dolichospermum Cyanobium Microcystis 2,25 0,32 0,7
1 Без учета пикоцианобактерий.
2 В порядке уменьшения вклада в общую численность или количество последовательностей.
3 Пикоцианобактерии.
личество ОТЕ), оказались довольно близкими (табл. 3), что свидетельствует о том, что в целом по своему объему выделенные ОТЕ практически соответствуют видовому уровню, хотя их точная идентификация и оказалась возможной далеко не во всех случаях. Надо отметить, что только для четырех видов цианобактерий (A. flos-aquae, M. aeruginosa, P. mucicola, P. agardii) были обнаружены соответствующие им ОТЕ; еще 11 ОТЕ либо принадлежат к другому виду рода, определенного по морфологическим признакам, либо могут быть идентифицированы только до рода.
Обсуждение
Морфологическое разнообразие цианобактерий значительно превышает разнообразие любой другой группы прокариот, но, тем не менее, спектр морфологических признаков одноклеточных, особенно мелкоклеточных, форм цианобактерий очень ограничен, а более крупных и колониальных форм - весьма вариабилен. Известно, что колониальные формы часто утрачивают слизистые оболочки и теряют колониальную организацию, по крайней мере при длительном культивировании, а иногда и при первичном выделении в культуры. Из-за этого многие штаммы в коллекциях цианобактериаль-ных культур, исходно выделенные как представители колониальных Aphanothece (PCC 7424), Aphanocapsa (PCC 6803) илиMerismopedia (=Agmenellum, PCC 7002), сейчас относят к рр. Synechococcus, Synechocystis и Cyanobium соответственно. Даже типовой штамм Cyanobium gracile PCC 6307, ранее Synechococcus PCC 6307, был исходно выделен как Gloeocapsa (Coccochloris) peniocystis 1020 [36]. Генетический анализ показывает, что некоторые морфологически определенные виды одноклеточных пикоцианобактерий представляют собой комплексы криптических линий, эволюционно весьма далеких друг от друга [26, 37].
Спектр морфологических признаков безгетеро-цистных нитчатых цианобактерий с узкими трихомами лишь немногим шире, чем у пикопланктонных одноклеточных цианобактерий, они также принадлежат к нескольким морфологически трудноразличимым, но филогенетически изолированным группам: Pseudanabaenales, Leptolyngbyales, Nodosilineales, Coleofasciculales, что иллюстрирует высокую частоту морфологической конвергенции среди филогенетически отдаленных таксонов цианобактерий [40]. При этом морфология нитчатых форм может изменяться в зависимости от условий среды, при выделении в культуры и при длительном культивировании. У представителей Nostocales гетероцисты и акинеты, форма и положение которых являются важными таксономическими маркерами, на отдельных стадиях развития и в природном материале могут быть редкими или вообще отсутствовать. Поэтому многие описанные до настоящего времени в рамках Ботанического кодек-
са традиционные таксоны, а также некоторые роды и виды цианобактерий оказываются при филогенетическом анализе полифилетическими [13, 22, 43].
Необходимо учитывать, что по ряду причин ОТЕ не -возможно отождествлять с видами. В использованном нами [14], как и в большинстве других алгоритмов вы -деления операционных таксономических единиц, порог кластеризации равен 97%, тогда как видовой порог сходства полных последовательностей ^S-рРНК, принятый в настоящее время, - 98,7-99% [39], причем сходство отдельных вариабельных участков генов 16Б-рРНК может быть как больше, так и меньше этого порога. Кроме того, во многих родах цианобактерий (например, р. Microcystis) сходство генов 16Б-РНК разных морфологически описанных видов может быть существенно выше 99%, вплоть до полной идентичности. Виды, описанные с помощью геномной таксономии, также могут иметь полностью идентичные последовательности рРНК, поскольку последние не используются в ходе анализа. Поэтому в состав одного ОТЕ вполне могут войти последовательности, принадлежащие к нескольким близким видам.
Экологически состав и структура сообщества циа-нобактерий исследованного участка является вполне типичной для пресных континентальных водоемов [20, 32, 45 и др.]. «Ядро» исследованного цианобак-териального сообщества составляют представители трех семейств, Aphanizomenonaceae, Prochlorococ-caceae и Microcystaceae, которые в сумме образуют около 95% общей численности и общего количества последовательностей, а им сопутствуют представители сем. Pseudanabaneaceae и Microcoleaceae (рис. 2, 3, 7, табл. 3). Как правило, в летний период на этом участке обычно доминируют виды р. Microcystis (Microcystaceae) [2, 5], но во время наших исследований они еще не достигли своего максимального развития и составляли относительно небольшую часть циано-бактерий, а в целом в сообществе преобладали виды раннелетнего Н1-комплекса Aphanizomenon-Dolichos-permum (табл. 2, 3).
Aphanizomenon flos-aquae доминировал в сообществе по данным как микроскопии, так и метабаркодинга, причем ОТЕ, соответствующие другим видам этого рода, определенным микроскопически, не были обнаружены. Ему сопутствовали представители р. Dolichospermum. ОТЕ, относящиеся к р. Dolichospermum, не удалось идентифицировать до вида, причем в неко -торых случаях их нуклеотидные последовательности были идентичны (или почти идентичны) нуклеотид-ным последовательностям разных видов (табл. 1). Вероятно, сильные расхождения между микроскопической и молекулярно-генетической идентификацией в пределах р. Dolichospermum (рис. 2, 4) связаны с вариабельностью морфологии, из-за которой экологические модификации одного вида определяются как
разные виды. Однако, возможно, что это как раз тот случай, когда стандартный [14] порог кластеризации для выделения операционных таксономических единиц недостаточен для разделения видов.
Отсутствие в ампликонной библиотеке ОТЕ, относящихся к р. Trichormus, вероятно, связано с тем, что морфологически Trichormus variabilis был определен по форме вегетативных клеток, поскольку находился в фазе активного роста, когда в его нитях практически полностью отсутствовали акинеты, а ведь именно форма и расположение акинет является основным диагностическим признаком этого вида [23].
В составе одноклеточного пикопланктона исследованного района, как и в большинстве пресных водоемов [11, 12], преобладали представители семейства Prochlorococcaceae Komarek and Strunecky 2020. ОТЕ, доминировавшие в исследованной выборке, входили в кладу Cyanobium gracile (рис. 3, 5, табл. 3). Однако кроме одноклеточных форм, традиционно относимых к ботаническим родам Synechococcus и Cyanobium, это семейство включает ряд мелкоклеточных колониальных видов рр. Aphanothece, Aphanocapsa, Cya-nodiction иMerismopedia, которые не образуют какой-то отдельной клады, а спорадически распределены в пределах Cyanobium-кластера. Вероятно, некоторые обнаруженные минорные ОТЕ в составе Prochlorococcaceae могут соответствовать не одиночным пи-копланктонным, а мелкоклеточным колониальным формам представителей вышеперечисленных родов.
Наряду с ними в состав пикопланктона, видимо, могут входить расселительные стадии (экзоспоры) рода Chamaesiphon (порядок Gomontiellales Strunecky and Mares 2023), которые после отделения от материнской колонии могут некоторое время свободно плавать в толще воды. Возможно, однако, что обнаружение ОТЕ рода Chamesiphon в нашем исследовании связано с присутствием сидячих эпифитных стадий, например, на ракообразных, которые не учитывались при микроскопическом определении. В состав одиночного пикопланктона, учтенного микроскопически, может быть также включен и недавно открытый вид Altericista lacusladogae [10], клетки которого имеют пикопланктонные размеры.
Безгетероцистные нитчатые цианобактерии в период исследования являлись субдоминантами, однако их суммарный вклад и состав, определенные разными методами, оказались различными (рис. 2, 3, табл. 3). Это, впрочем, было вполне ожидаемо, так как многие виды этой группы, входящие в разные филогенетические клады, морфологически очень сходны и могут легко быть определены неправильно. Преобладающий среди них ОТЕ-63 соответствует обнаруженному микроскопически виду Pseudanabaena mucicola, кото -рый обычно тесно ассоциирован с Microcystis aerugi-nosa и обитает в его колониальной слизи. Остальные,
свободноживущие, представители этой экологической группы были намного менее многочисленны по данным как микроскопии, так и метабаркодинга, хотя в разгар цветения на некоторых станциях Усинского залива иногда регистрировались в составе доминирующего комплекса [2].
Макротаксономическая структура цианобактериа-льного сообщества, полученная по результатам микроскопического и молекулярно-генетического анализа, оказалась весьма близкой на уровне доминирующих порядков (первые 5 порядков) и семейств (также первые 5 семейств), но для минорных таксонов были обнаружены существенные различия (рис. 6, 7). В целом, большее разнообразие макротаксонов было выявлено микроскопическими методами.
Возможными причинами этого могут быть следую -щие: а) некоторые виды, определенные микроскопически, были встречены единично, и их генетического материала могло оказаться недостаточно для обнаружения методом баркодирования; б) обсужденное выше несоответствие между морфологической и генетической идентификациями видов, так как морфологически разные виды не всегда отличаются генетически при использованном пороге кластеризации и маркерном гене; в) неточности в таксономическом определении морфологически сходных видов; г) невозможность правильной идентификации OTU из-за отсутствия в Genbank последовательностей, соответствующих некоторым определенным микроскопически видам. В целом, различия в структуре, полученной морфологическим и молекулярно-генетическим методами, вполне ожидаемы, они отмечались и в других подобных исследованиях планктонного сообщества [8, 28]. Тем не менее в нашем исследовании показано вполне удовлетворительное совпадение структур в пределах доминирующего комплекса на макротак-сономическом уровне (табл. 3, рис. 6, 7) и, хотя и в меньшей степени, на родовом уровне (табл. 2).
Несмотря на сходный состав доминирующих родов по микроскопическим и молекулярно-генетическим данным, вклад отдельных таксонов в структуру сообщества и их соотношение между собой довольно заметно различаются (рис. 6, 7, табл. 2). Хотя возможно, что отчасти это связано с особенностями разных методов идентификации и присущими им ограничениями; известно также, что и число рибосомных опе-ронов в хромосоме [16, 38], и среднее число хромосом в клетке (плоидность) [18] варьирует у цианобактерий в заметных пределах. При этом плоидность изменяется в пределах одного таксона в зависимости от его физиологического состояния. Поэтому мы полагаем, что данные метабаркодинга следует считать не дубликатом, а еще одним полноценным параметром биоразнообразия, относительно независимым от соотношения численностей и биомасс морфологически
>
определенных организмов. В гидробиологических исследованиях желательно определять все эти параметры, используя их как отдельные, взаимодополняющие показатели для наиболее полной характеристики сообщества микроорганизмов.
Заключение
Состав и структура сообщества цианобактерий исследованного участка акватории крупного водохранилища являются типичными для пресных континентальных водоемов. «Ядро» сообщества образуют представители сем. Aphanizomenonaceae, Prochlo-rococcaceae и Microcystaceae с выраженным преобладанием видов комплекса Aphanizomenon-Dol-ichospermum, что связано с начальной стадией цианобактериального цветения в период отбора. Ме-табаркодирование показало, что среди пикопланктона преобладали представители клады Cyanobium gracile. Сравнительный анализ структуры цианобактериаль-ного сообщества Усинского залива и прилегающей акватории Куйбышевского водохранилища и р. Уса, определенной морфологическим и молекулярно-ге-нетическим методом, показал вполне удовлетворительное совпадение структур в пределах доминирующего комплекса на макротаксономическом уровне (семейства и порядки). Показано, что стандартный
уровень сходства при выделении ОТЕ не всегда достаточен для надежного определения и разделения видов цианобактерий, а высокий уровень сходства последовательностей некоторых ОТЕ с более чем одним видом или клоном в Genbank свидетельствует о недостаточном разрешении анализа только по генам 16s-RNA. Для некоторых видов, определенных микроскопически, в Genbank не были обнаружены соответствующие последовательности, поэтому ряд неидентифицированных ОТЕ может принадлежать именно к этим видам. Выявлено присутствие в сообществе недавно открытого вида Altericista. Несмотря на сходный состав комплекса преобладающих родов, вклады отдельных родов и тем более видов, определенных разными методами, совпадают плохо, что может быть связано с тем, что в клетках разных организмов находится различное число копий маркерных генов. Поэтому количество последовательностей при метабаркодировании не является прямым аналогом ни численности, ни биомассы клеток, и его можно рассматривать как отдельную дополнительную характеристику сообщества.
Финансирование. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-14-20005, https://rscf.ru/project/23-14-20005/
Литература
Список русскоязычной литературы
1. Голлербах ММ, Косинская ЕК, Полянский ВИ. Синезеленые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР. Т. 2. М.: Советская наука; 1953.
2. Горохова ОГ. Состав и структура сообществ фитопланктона Усинского залива Куйбышевского водохранилища в период «цветения» воды. Известия СНЦ РАН. 2016;18(5):122-30.
3. Горохова ОГ. Состав и структура альгофлоры реки Уса и ее притоков (бассейн Куйбышевского водохранилища). Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2019;28(1):27-39.
4. Мордухай-Болтовской ФД, ред. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. М.: Наука; 1975.
5. Тарасова НГ. Состав, сезонная динамика и ин-вазийные виды фитопланктона Куйбышевского водохранилища (диссертация). Тольятти: ИЭВБ РАН; 2005.
6. Тарасова НГ, Уманская МВ. Видовой состав и эколого-географическая характеристика аль-
гофлоры планктона реки Уса (Самарская область). Фиторазнообразие Восточной Европы. 2021;15(4):115-35.
7. Уманская МВ, Быкова СВ, Горбунов МЮ, Краснова ЕС, Тарасова НГ. Трансформация одноклеточного планктона в системе река-залив—равнинное водохранилище в начальной фазе цианобактериального цветения. Известия СНЦ РАН. 2021;23(5):144-51.
Общий список литературы/References
1. Gollerbakh MM, Kosinskaya EK, Polyansky VI. Sinezelenye Vodorosli. Opredelitel Presnovodnykh Vodorosley SSSR T. 2 [Blue-Green Algae]. Key to Freshwater Algae of the USSR. Vol. 2. Mjscow.: Sovetskaya Nauka; 1953. (In Russ.)
2. Gorokhova OG. [Composition and structure of algoflora Usa river and its tributaries (Basin of the Kuibyshev reservoir)]. Izvestiya SNT RAN. 2016;18(5):122-30. (In Russ.)
3. Gorokhova OG. [Composition and structure of algoflora Usa river and its tributaries (Basin of the Kuibyshev reservoir)]. Samarskaya Luka:
Problems of Regional and Global Ecology. 2019;28(1):27-39. (In Russ.)
4. Mordukhai-Boltovskoy FD, ed. Metodika Izu-cheniya Biogeotsenozov Vnutrennikh Vodoyomov. [Methodology for Studying the Biogeocenoses of Inland Water Bodies]. Moscow: Nauka; 1975. (In Russ.)
5. Tarasova NG. [Composition, Seasonal Dynamics and Invasive Species of Phytoplankton of the Kuibyshev Reservoir]. PhD Theses. Togliatti: IEVB RAN; 2005. (In Russ.)
6. Tarasova NG, Umanskaya MV. [Species composition and ecological and geographical characteristics of algoflora of plankton of the Usa river (Samara region)]. Fitoraznoobraziye Vostochnoy Yevropy. 2021;15(4):115-35. (In Russ.)
7. Umanskaya MV, Bykova SV, Gorbunov MYu, Krasnova ES, Tarasova NG. [Unicellular plankton transformation in the river-bay-reservoir system in the initial phase of cyanobacterial bloom]. Izvestiya SNT RAN. 2021;23(5):144-51. (In Russ.)
8. Abad D, Albaina A, Aguirre M, Laza-Martínez A, Uriarte I, Iriarte A, Vilatte F, Estonba A. Is metabarcoding suitable for estuarine plankton monitoring? A comparative study with microscopy. Marine Biol. 2016;163:1-13.
9. Albrecht M, Pröschold T, Schumann R. Identification of cyanobacteria in a Eetrophic coastal lagoon on the Southern Baltic Coast. Front Microbiol. 2017;8:923.
10. Averina S, Polyakova E, Senatskaya E, Pinevich A. A new cyanobacterial genus Altericista and three species, A. lacusladogae sp. nov., A. violacea sp. nov., and A. variichlora sp. nov., described using a polyphasic approach. J Phycol. 2021;57(5):1517-29.
11. Callieri C. Single cells and microcolonies of freshwater picocyanobacteria: a common ecology. J Limnol. 2010;69(2):257-77.
12. Callieri C, Cronberg G, Stockner JG. Freshwater picocyanobacteria: single cells, microcolonies and colonial forms. In: Whitton B. (eds). Ecology of Cyanobacteria II. Springer, Dordrecht; 2012. P. 229-69.
13. Dreher TW, Davis II EW, Mueller RS. Complete genomes derived by directly sequencing freshwater bloom populations emphasize the significance of the genus level ADA clade within the Nostocales. Harmful Algae. 2021;103:102005.
14. Edgar R. UPARSE: highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads. Nat Methods. 2013;10(10):996-8.
15. Engene N, Gerwick WH. Intra-genomic 16S rRNA gene heterogeneity in cyanobacterial genomes. Fottea. 2011;11(1):17-24.
16. Engene N, Tronholm A, Paul VJ. Uncovering cryptic diversity of Lyngbya: the new
tropical marine cyanobacterial genus Dapis (Oscillatoriales). J Phycol. 2018;54(4):435-46.
17. Esenkulova S, Sutherland BJ, Tabata A, Haigh N, Pearce CM, Miller KM. Comparing metabarcoding and morphological approaches to identify phytoplankton taxa associated with harmful algal blooms. Facets. 2020; 5(1)784-811.
18. Griese M, Lange C, Soppa J. Ploidy in cyanobacteria. FEMS Microbiol Lett. 2011;323:124-31.
19. Herlemann DP, Labrenz M, Jürgens K, Bertilsson S, Waniek JJ, Andersson AF. Transitions in bacterial communities along the 2000 km salinity gradient of the Baltic Sea. ISME J. 2011;5(10):1571-79.
20. Kolmonen E, Sivonen K, Rapala J, Haukka K. Diversity of cyanobacteria and heterotrophic bacteria in cyanobacterial blooms in Lake Joutikas, Finland. Aquat Microbial Ecol. 2004;36(3):201-11.
21. Komarek J. Cyanoprocaryota 3. Teil: Heterocytous genera. Süßwasserflora von Mitteleuropa. 2013;Bd.19/3.
22. Komarek J. A polyphasic approach for the taxonomy of cyanobacteria: principles and applications. Eur J Phycol. 2016;51(3):346-53.
23. Komarek J, Anagnostidis K. Modern approach to the classification system of Cyanophytes 4-Nostocales. Algol Stud Arch Hydrobiologie. 1989;56(Suppl):247-345.
24. Komarek J, Anagnostidis K. Cyanoprocaryota
1. Teil: Chroococcales. Süßwasserflora von Mitteleuropa. 1999; Bd.19/1.
25. Komarek J, Anagnostidis K. Cyanoprocaryota
2. Teil: Oscillatoriales. Süßwasserflora von Mitteleuropa. 2005; Bd.19/2.
26. Komarek J, Johansen JR, Smarda J, Strunecky O. Phylogeny and taxonomy of Synechococcus-like cyanobacteria. Fottea. 2020;20(2):171-91.
27. Kumar S, Stecher G, Li M, Knyaz C, Tamura K. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol Biol Evol. 2018;35:1547-9.
28. Lee E, Ryan UM, Monis P, McGregor GB, Bath A, Gordon C, Paparini A. Polyphasic identification of cyanobacterial isolates from Australia. Water Res. 2014;59:248-261.
29. Li H, Alsanea A, Barber M, Goel R. High-throughput DNA sequencing reveals the dominance of pico- and other filamentous cyanobacteria in an urban freshwater Lake Sci Total Environ. 2019;661:465-480.
30. Li X, Huo S, Xi B. Updating the resolution for 16S rRNA OTUs clustering reveals the cryptic cyanobacterial genus and species. Ecol Indic. 2020;117:106695.
31. Li XC, Huo S, Zhang J, Ma C, Xiao Z, Zhang H, Xi B, Xia X. Metabarcoding reveals a more complex
cyanobacterial community than morphological identification. Ecol Indic. 2019;107:105653.
32. MacKeigan PW, Garner RE, Monchamp ME, Walsh DA, Onana VE, Kraemer SA, Pick FR, Beisner BE, Agbeti MD, da Costa NB, Shapiro BJ, Gregory-Eaves I. Comparing microscopy and DNA metabarcoding techniques for identifying cyanobacteria assemblages across hundreds of lakes. Harmful Algae. 2022;113:102187.
33. Paerl HW, Paul VJ. Climate change: links to global expansion of harmful cyanobacteria. Water Res. 2012;46:1349-63.
34. Pruesse E, Peplies J, Glöckner FO. SINA: accurate high-throughput multiple sequence alignment of ribosomal RNA genes. Bioinformatics. 2012;28:1823-9.
35. Quast C, Pruesse E, Yilmaz P, Gerken J, Schweer T, Yarza P, Peplies J, Glöckner FO. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-based tools. Nucl Acids Res. 2013;41(D1):D590-6.
36. Rippka R, Deruelles J, Waterbury JB, Herdman M, Stanier RY. Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria. J Gen Microbiol. 1979;111:1-61.
37. Salazar VW, Tschoeke DA, Swings J, Cosenza CA, Mattoso M, Thompson CC, Thompson FL. A new genomic taxonomy system for the Synechococcus collective. Environ Microbiol. 2020;22(11): 4557-70.
38. Schirrmeister BE, Dalquen DA, Anisimova M, Bagheri HC. Gene copy number variation and its significance in cyanobacterial phylogeny. BMC Microbiol. 2012;12:177.
39. Stackebrandt E, Ebers J. Taxonomic parameters revisited: tarnished gold standards. Microbiol Today. 2006;33:152-5.
40. Strunecky O, Ivanova AP, Mares J. An updated classification of cyano-bacterial orders and families based on phylogenomic and polyphasic analysis. J Phycol. 2023;59:12-51.
41. Suda S, Watanabe MM, Otsuka S, Mahakahant A, Yongmanitchai W, Nopartnaraporn N, Liu Y, Day JG. Taxonomic revision of water-bloom-forming species of oscillatorioid cyanobacteria. Int J Syst Evol Microbiol. 2002;52:1577-95.
42. Tapolczai K, Keck F, Bouchez A, Rimet F, Kahlert M, Vasselon V. Diatom DNA metabarcoding for biomonitoring: strategies to avoid major taxonomical and bioinformatical biases limiting molecular indices capacities. Front Ecol Evol. 2019;7:409. 10.3389/fevo.2019.00409.
43. Wilmotte A, Herdman M. Phylogenetic relationships among the cyanobacteria based on 16S rRNA sequences. In: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. Hoboken, NJ: Wiley, 2015. p. 1-9.
44. Woodhouse JN, Kinsela AS, Collins RN, Bowling LC, Honeyman GL, Holliday JK, Neilan BA. Microbial communities reflect temporal changes in cyanobacterial composition in a shallow ephemeral freshwater lake. ISME J. 2016;10:1337-51.
45. Zwart, G., Crump BC, Kamst-van Agterveld MP, Hagen F, Han SK. Typical freshwater bacteria: an analysis of available 16S rRNA gene sequences from plankton of lakes and rivers. Aquat Microbial Ecol. 2002;28(2):141-55ных водорослей СССР. Т. 2. М.: Советская наука; 1953.
