Dynamika sezonowych zmian bioróżnorodności bakterii w jeziorach przymorskich: Łebsko i Sarbsko

• Autorzy: Jureczko M. , Ziembińska-Buczyńska A. , Glińska-Lewczuk K. , Burandt P. , Kobus S. , Lew S. , Obolewski K.

Warianty tytułu

EN

Dynamics of Seasonal Changes in Bacterial Biodiversity in Coastal Lakes: Łebsko and Sarbsko

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Polskie pobrzeże jest bogate w jeziora słonawe o charakterze estuariów. Należą do nich jeziora Niziny Gardnieńsko-Łebskiej. Każdy z tych akwenów ma własną specyfikę hydrologiczno-ekologiczną, co skutkuje faktem, że wiedza na temat tych dynamicznych ekosystemów wodnych jest niepełna i wymaga rozszerzenia. W ramach eksperymentu badano bioróżnorodność bakteryjną w jeziorach Łebsko i Sarbsko w różnych porach roku. Materiał do badań stanowił materiał bakteriologiczny, pochodzący z przefiltrowania próbek wody tych jezior. W celu zbadania różnorodności biologicznej wykorzystano łańcuchową reakcję polimerazy – PCR (ang. Polymerase Chain Reaction), połączoną z elektroforezą w gradiencie czynnika denaturującego – DGGE (ang. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). Markerem molekularnym wykorzystanym w badaniach był fragmentu genu kodującego 16S rRNA. Różnorodność biologiczną badano ze względu na gradient zasoleniowy oraz inne zmiany fizyko-chemiczne i biologiczne, wywoływane następującymi po sobie porami roku, oraz występującymi w obrębie zbiornika w zależności od głębokości. Efekty eksperymentu udokumentowano w postaci zdjęć w świetle ultrafioletowym rozdziału w gradiencie czynnika denaturującego produktów PCR, na podstawie których wykonano analizę densytometryczną, obliczono współczynnik podobieństwa Dice’a, indeks bioróżnorodności Shannona oraz utworzono dendrogramy na podstawie algorytmu najbliższego sąsiada. Badania wykazały, że bioróżnorodność zbiorowiska w trakcie trwania eksperymentu nie była stała i wahała się od stosunkowo ubogiej do przeciętnie bogatej genotypowo. Najniższe wartości indeksu Shannona obserwowano latem, co miało związek z fluktuacjami zasolenia i wysoką temperaturą. O tej porze roku zaobserwowano także spadek współczynnika podobieństwa Dice’a w jeziorze Łebsko. Sytuacja taka nie miała miejsca w jeziorze Sarbsko. W projekcie wykazano, iż jezioro Sarbsko ma bardziej stałą różnorodność bakteryjną, na co wskazują mniejsze fluktuacje wartości indeksu bioróżnorodności Shannona. Zaobserwowano nieznaczną zmianę struktury genotypowej w cyklu sezonowym w jeziorze Sarbsko, co obrazują dendrogramy, na których widać stopniowe różnicowanie się zbiorowisk bakterii. Temperatura w różnych porach roku również wpłynęła na różnorodność biologiczną bakterii. Ponadto zaobserwowano związek między bioróżnorodnością i stężeniem tlenu. Podczas eksperymentu nie było zmian w poziomie pH, więc parametr ten nie miał wpływu na bakterie.

EN

The Polish shore of the Baltic Sea is rich in brackish lakes of estuarine character. One of them are lakes of the Gardnieńsko-Łebska Lowland. Each of these reservoirs has its own hydrological and ecological specificity, which results in the fact that knowledge about these dynamic water ecosystems is incomplete and requires further researches. The aim of this work was to study seasonal changes in bacterial diversity in coastal brackish lakes: Sarbsko and Łebsko. Biodiversity was studied for salinity gradient, as well as physicochemical and biological changes (caused by seasons and depth of the reservoir from which the test material was taken). To monitor the genotypic variation of individual microorganisms and estimate biodiversity of the bacterial community in the settlement and to estimate the genotype complexity of the samples PCR-DGGE method (polymerase chain reaction, combined with denaturing gradient gel electrophoresis) was used. The molecular marker used in the studies was a fragment of the 16S rRNA gene. The effects of the experiment were documented in the form of photos in the ultraviolet light of the PCR-DGGE products, on the basis of which densitometric analysis was performed, Dice similarity coefficient and Shannon biodiversity index was calculated, and dendrograms were created based on the nearest neighbor algorithm. The research showed that the biodiversity of the community during the experiment was not constant and ranged from relatively poor to average genotypically rich. The lowest values of the Shannon index were observed in the summer, which was related to salinity fluctuations and high temperature. In the summer, a decrease in the similarity of Dice in the Łebsko lake was also observed. Such a situation did not take place in Sarbsko. The project showed that Sarbsko has a more stable bacterial diversity, which is indicated by smaller fluctuations in the Shannon biodiversity index. It was observed that bacteria genotypic structure has changed slightly in seasonal cycle in tha Sarbsko lake, as dendrograms show. Temperature through the seasons also influence the bacterial biodiversity. What is more relation between biodiversity and oxygen concentration had been noticed. During the experiment there were no changes in pH level and this parameter has not got influence on bacteria.

Słowa kluczowe

PL

bakterie; bioróżnorodność; estuaria; PCR-DGGE

EN

bacteria; biodiversity; estuaries; PCR-DGGE

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 2
• Strony: 1830--1858
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Jureczko M.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Ziembińska-Buczyńska A.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Glińska-Lewczuk K.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

autor

Burandt P.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

autor

Kobus S.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

autor

Lew S.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

autor

Obolewski K.

• Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. Bechtel, A., Woszczyk, M. (2008). Skład materii organicznej jako wskaźnik genezy osadów jeziora Sarbsko. Przegląd Geologiczny, 56(2), 140-143.
• 2. Beck, B. R., Holzapfel, W., Hwang, C. W., Do, H. K. (2013). Bacterial community structure shift driven by salinity: analysis of DGGE band patterns from freshwater to seawater of Hyeongsan River, Korea. Journal of Life Science, 23(3), 406-414.
• 3. Brzeszcz, J., Kapusta, P., Turkiewicz, A. (2013). Zastosowanie metod molekularnych w badaniach bioremediacji substancji ropopochodnych. Nafta-Gaz, 11, 829-842.
• 4. Campbell, B. J., Kirchman, D. L. (2013), Bacterial diversity, community structure and potential growth rates along an estuarine salinity gradient, The International Society for Microbial Ecology Journal, 7, 210-220.
• 5. Cieśliński, R. (2011a). Geograficzne uwarunkowania zmienności hydrochemicznej jezior wybrzeża południowego Bałtyku. Gdańsk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego.
• 6. Cieśliński, R. (2011b). Rola jezior przybrzeżnych polskiego wybrzeża Bałtyku południowego w transformacji jakości wód do nich dopływających: na przykładzie jeziora Łebsko i Gardno. Gdańsk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego.
• 7. Cieśliński, R. (2012). Zróżnicowanie hydro- i morfogenetyczne jezior przybrzeżnych polskiego wybrzeża południowego Bałtyku. Geologia i geomorfologia, 9, 175-187.
• 8. Crump, B. C., Hopkinson, C. S., Sogin, M. L., Hobbie, J. E. (2004). Microbial Biogeography along an Estuarine Salinity Gradient: Combined Influences of Bacterial Growth and Residence Time. Applied And Environmental Microbiology, 70(3), 1494-1505.
• 9. Feledyn-Szewczyk, B. (2013). Wpływ sposobu użytkowania gruntów na różnorodność gatunkową flory segetalnej. Puławy: Dział Upowszechniania i Wydawnictw lUNG-PIB.
• 10. Frąc, M., Jezierska-Tys, S. (2010). Różnorodność mikroorganizmów środowiska glebowego. Post. Mikrobiol., 40(1), 47-58.
• 11. Jonassen, K. R. (2013). Effect of salinity shifts on microbial community composition in different nitrifying biofilms in continuous moving bed biofilm reactors. Institutt for bioteknologi.
• 12. Ling, J., Zhang, Y., Dong, J., Wang, Y., Chen, L., Feng, J., Sun, H., Wang, D., Zhang, S. (2011). Spatial variation of bacterial community composition near the Luzon strait assessed by polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis (PCRDGGE) and multivariate analyses. African Journal of Biotechnology, 10(74), 16897-16908.
• 13. Mudryk, Z. (1994). Bakterie heterotroficzne w procesach transformacji materii organicznej w jeziorach estuariowych, Słupsk: Wydawnictwo Wyższa Szkoła Pedagogiczna w Słupsku
• 14. Muyzer, G., de Waal, E. C., Uitterlinden, A. G. (1993). Profiling of complex microbial populations by denaturing gradient gel electrophoresis analysis of polymerase chain reaction-amplified genes coding for 16S rRNA, Applied and Environmental Microbiology, 59(3).
• 15. Obolewski, K. (pod red.) (2017). The Ecological Status of the Southern Baltic Coastal Lakes. Bydgoszcz: Polish Scientific Publishers PWN.
• 16. Obolewski, K., Astel, A., Kujawa, R. (pod red.) (2017). Hydroecological Determinants of Functioning of Southern Baltic Coastal Lakes. Bydgoszcz: Polish Scientific Publishers PWN.
• 17. Paturej, E. (2005). Zooplankton przymorskich jezior Pobrzeża Bałtyckiego. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego.
• 18. Sapp, M., Wichels, A., Wiltshire, K. H., Gerdts, G. (2007). Bacterial community dynamics during the winter-spring transition in the North Sea, Federation of European Microbiological Societies FEMSMicrobiol Ecol, 59, 622-637.
• 19. Stanley, S. O., Moritab, R. Y. (1968). Salinity Effect on the Maximal Growth Temperature of Some Bacteria Isolated from Marine Environments, Journal of Bacteriology, 95(1), 169-173.
• 20. Starmach, K., Wróbel, S., Pasternak, K. (1976). Hydrobiologia : limnologia. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe.
• 21. Tang, X., Xie, G., Shao, K., Bayartu, S., Chen, Y., Gaocorresponding, G. (2012). Influence of Salinity on the Bacterial Community Composition in Lake Bosten, a Large Oligosaline Lake in Arid Northwestern China, Applied and Environmental Microbiology, 78(1)3, 4748-4751.
• 22. Walczak, M. (2009). Bakterioneuston jezior. Toruń: Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika.
• 23. Ziembińska, A., Lalik, A., Węgrzyn, A. (2011). Markery molekularne. Podstawy dla studentów kierunków technicznych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• 24. Ziembińska-Buczyńska, A., Cema, G., Kalbarczyk, M., Żabczyński, S. (2014). Wykorzystanie metody PCR-DGGE do badania zmienności genotypowej bakterii zasiedlających złoże tarczowe oczyszczające modelowe ścieki koksownicze. OCHRONA ŚRODOWISKA, 36(1), 3-8.
• 25. Ziembińska-Buczyńska, A. (2015). Dynamika zmian bioróżnorodności zespołów bakterii biorących udział w przemianach związków azotu w złożu tarczowym oczyszczającym ścieki koksownicze. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).