Версия для слабовидящих

Анализ скрытого разнообразия цианобактерий арктических территорий

Грант Российского научного фонда № 21-14-00029

Цианопрокариоты (цианобактерии) благодаря уникальному сочетанию фотосинтеза и фиксации молекулярного азота являются одними из наиболее распространённых и важнейших продуцентов в Арктике. Исследование разнообразия, экологических особенностей и зонального распределения цианопрокариот высокоширотных регионов необходимо для понимания закономерностей структурно-функциональной организации микробных сообществ наземных экосистем. Степень изученности биоразнообразия цианопрокариот полярных областей и особенностей их распространения очень низкая. Данные о разнообразии цианопрокариот в различных регионах Арктики, накопленные авторским коллективом показывают, что потенциальное видовое богатство флор высокоширотных территорий может быть очень высоким. Простая морфология в сочетании с экологической пластичностью затрудняет идентификацию цианобактерий на основе только анатомических и морфологических признаков. Использование альгологически чистых культур и молекулярно-генетический анализ последовательностей гена 16S рРНК и 16S-23S ITS позволяет выявлять скрытое разнообразие и криптические виды цианобактерий. Целью настоящего исследования является морфологическая и молекулярно-генетическая характеристика штаммов цианопрокариот выделенных из различных районов Арктики и Субарктики, уточнение их таксономического положения, выявление и описание новых таксонов цианобактерий, анализ особенностей распространения криптических видов в арктических экосистемах. Одной из задач работы является оценка биотехнологического потенциала штаммов цианобактерий из экстремальных местообитаний для рекультивации техногенных субстратов и загрязненных почв Арктики.

Руководитель к.б.н. Давыдов Д.А. Исполнители: к.б.н. Вильнет А.А., к.б.н. Патова Е.Н., к.б.н. Шалыгин С.С., Родина О.А., Горин К.К.

Проект направлен на изучение экологических особенностей и зонального распределения цианопрокариот различных местообитаний высокоширотных регионов. Разнообразие цианопрокариот территорий российской Арктики и Субарктики на сегодняшний день остается недостаточно изученным. Сочетание разнообразных орографических и литографических условий создают исключительную мозаичность местообитаний и способствуют высокому биологическому разнообразию цианопрокариот. Для оценки реального биоразнообразия северных экосистем необходимо применение интегративного подхода, сочетающего морфологические исследования, секвенирование маркерных участков ДНК и метагеномики природных образцов. Применение методов метагеномики позволяет выявлять цианобактерии в природных образцах. Особо важное значение он имеет для анализа культур-резистентных таксонов, которые не удается выделить традиционными микробиологическими методами. Он также позволяет получить сравнительные данные о видовом составе различных местообитаний и установить зависимости состава сообществ от факторов среды. Проблемой применения данного метода остается низкое число генетических данных о некультивируемых видах цианопрокариот в базах данных из-за чего часто не представляется возможным идентифицировать выявленные OTUs.
Применение комплекса методов позволяет выявлять криптические виды и помогает пересмотреть филогению отдельных групп цианопрокариот. Изучаемые штаммы цианобактерий пополняют коллекцию культур и в дальнейшем используются для оценки биотехнологического потенциала в качестве объектов рекультивации техногенных субстратов и загрязненных почв Арктики.

Давыдов Д.А., Вильнет А.А., Патова Е.Н., Шалыгин С.С., Родина О.А., Горин К.К.