بررسی تنوع پروکاریوت‌های اکوسیستم شور به روش غیرقابل کشت

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 مرکز تحقیقات میکروب‌شناسی ملکولی، دانشگاه شاهد، تهران ،ایران

3 گروه میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی و قطب تبارزایی موجودات زنده، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده
اهداف: میکروارگانیزم‌ها علاوه بر محیط‌های معمولی در محیط‌های افراطی هم حضور دارند. دریاچه‌های نمک با شوری در حد اشباع در سراسر جهان پراکنده‌ هستند. یکی از این محیط‌های پرشور دریاچه ارومیه است. هدف مطالعه حاضر بررسی تنوع پروکاریوت‌های اکوسیستم شور دریاچه ارومیه به روش غیرقابل کشت بود.

مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر از مناطق مختلف دریاچه ارومیه نمونه‌برداری شد و ماده ژنومی استخراج‌شده از نمونه آب شاخص به‌عنوان الگو برای تکثیر قطعه ۱۶S rDNA و قطعه‌ای از ژن bop از طریق واکنش زنجیره‌ای پلیمراز مورد استفاده قرار گرفت. با روش کلونینگ هر یک از قطعات تکثیرشده که مربوط به یک سویه منفرد بودند توسط کیت T/A وکتور تکثیر یافتند. برای بررسی بیشتر تنوع زیستی هالوآرکی‌ها به‌موزات بررسی ۱۶S rDNA، تنوع زیستی ژن bop نیز مطالعه شد.

یافته‌ها: با روش کلونینگ و توالی‌یابی شش جنس باکتری شامل آکاریوکلوریس، ادهیری‌باکتر، براکی‌باکتریوم، گلوئوکپسوپسیز، سیزری‌باکتر و باسیلوس شناسایی شدند. کتابخانه ژنی آرکی‌ها متعلق به پنج جنس شامل هالونوتیوس، هالولامینا، هالوکوادراتوم، هالومیکروآرکولا و هالورهابدوس بودند. کتابخانه کلون‌های باکتریایی نیز در چهار راسته باکتریوئیدز، سیانوباکتر، اکتینوباکتر و فرمیتیکوس قرار داشتند. ‌کلون‌های کتابخانه قطعه‌ای از ژن bop (به عنوان یک مارکر مولکولی) متعلق به چهار جنس شامل هالوروبروم، نتری‌آلبا، هالوکوادراتوم و نترینما بودند. فیلوژنی bop با فیلوژنی ۱۶S rDNA رابطه تنگاتنگی نشان داد.

نتیجه‌گیری: با روش کلونینگ و توالی‌یابی شش جنس باکتری شامل آکاریوکلوریس، ادهیری‌باکتر، براکی‌باکتریوم، گلوئوکپسوپسیز، سیزری‌باکتر و باسیلوس شناسایی شدند. فیلوژنی bop با فیلوژنی ۱۶S rDNA رابطه تنگاتنگی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Colwell RR, Grimes DJ. Semantic and Strategies. In: Colwell RR, editor. Nonculturable microorganisms in the environment. Berlin: Springer Science and Business Media Press; 2012. pp. 1-7. [Link]
Hugenholtz P. Exploring prokaryotic diversity in the genomic era. Genome Biol. 2002;3(2):reviews0003.1-reviews0003.8. [Link]
Von Wintzingerode F, Gobel UB, Stackebrandt E. Determination of microbial diversity in environmental samples: Pitfalls of PCR-based rRNA analysis. FEMS Microbiol Rev. 1997;21(3):213-29. [Link] [DOI:10.1111/j.1574-6976.1997.tb00351.x]
Vaz-Moreira I, Egas C, Nunes OC, Manaia CM. Culture-dependent and culture-independent diversity surveys target different bacteria: A case study in a freshwater sample. Antonie Van Leeuwenhoek. 2011;100(2):245-57. [Link] [DOI:10.1007/s10482-011-9583-0]
Rastogi G, Sani RK. Molecular Techniques to assess microbial community structure, function and dynamics in the environment. In: Ahmad I, Ahmad F, Pichtel J, editors. Microbes and microbial technology. New York: Springer; 2011. pp. 7931-5. [Link] [DOI:10.1007/978-1-4419-7931-5_2]
Papke RT, Douady CJ, Doolittle WF, Rodríguez-Valera F. Diversity of bacteriorhodopsins in different hypersaline waters from a single Spanish saltern. Environ Microbiol. 2003;5(11):1039-45. [Link] [DOI:10.1046/j.1462-2920.2003.00501.x]
Pasić L, Bartual SG, Ulrih NP, Grabnar M, Velikonja BH. Diversity of halophilic archaea in the crystallizers of an Adriatic solar saltern. FEMS Microbiol Ecol. 2005;54(3):491-8. [Link] [DOI:10.1016/j.femsec.2005.06.004]
Shand RF, Betlach MC. Bop gene cluster expression in bacteriorhodopsin-overproducing mutants of halobacterium halobium. J Bacreriol. 1994;176(6):1655-60. [Link] [DOI:10.1128/jb.176.6.1655-1660.1994]
Benlloch S, Acinas SG, Antón J, López-López A, Luz SP, Rodríguez-Valera F. Archaeal biodiversity in crystallizer ponds from a solar saltern: Culture versus PCR. Microb Ecol. 2001;41(1):12-19. [Link]
DeLong EF. Archaea in coastal marine environments. Proc Natl Acad Sci USA. 1992;89(12):5685-9. [Link] [DOI:10.1073/pnas.89.12.5685]
Lane DJ, Pace B, Olsen GJ, Stahl DA, Sogin ML, Pace NR. Rapid determination of 16S ribosomal RNA sequences for phylogenetic analyses. Proc Natl Acad Sci USA. 1985;82(20):6955-9. [Link] [DOI:10.1073/pnas.82.20.6955]
Turner S, Pryer KM, Miao VP, Palmer JD. Investigating deep phylogenetic relationships among cyanobacteria and plastids by small subunit rRNA sequence analysis. J Eukaryot Microbiol. 1999;46(4):327-38. [Link] [DOI:10.1111/j.1550-7408.1999.tb04612.x]
Larkin MA1, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, et al. Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics. 2007;23(21):2947-8. [Link] [DOI:10.1093/bioinformatics/btm404]
Hall TA. BioEdit: A user-friendly biological sequence alignment editor andanalysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic Acids Symposium Series. 1999;41:95-8. [Link]
Tamura K, Stecher G, Peterson D, Filipski A, Kumar S. MEGA6: Molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Mol Biol Evol. 2013;30(12):2725-9. [Link] [DOI:10.1093/molbev/mst197]
Felsenstein J. Confidence limits on phylogenies: An approach using bootstrap. Evolution. 1985;39(4):783-91.
https://doi.org/10.2307/2408678 [Link] [DOI:10.1111/j.1558-5646.1985.tb00420.x]
Pham VH, Kim J. Cultivation of unculturable soil bacteria. Trends Biotechnol. 2012;30(9):475-84. [Link] [DOI:10.1016/j.tibtech.2012.05.007]
Kaeberlein T, Lewis K, Epstein SS. Isolating "uncultivable" microorganisms in pure culture in a simulated natural environment. Science. 2002;296(5570):1127-9. [Link] [DOI:10.1126/science.1070633]
Vreeland RH, editor. Advances in understanding the biology of halophilic microorganisms. New York: Springer; 2012. 1-33. [Link] [DOI:10.1007/978-94-007-5539-0]
Mehrshad M, Amoozegar MA, Yakhchali B, Shahzedeh Fazeli A. Biodiversity of moderately halophilic and halotolerant bacteria in the western coastal line of Urmia lake. 2012;1(2):49-70. [Persian] [Link]
Asadi Asl B, Amouzegar MA. Study of variety of extreme aerobic halophyte prokaryotes on the west coast of Lake Uromieh using by dependent and independent cultivated methods. [Dissertation]. Tehran: University of Tehran; 2012. [Persian] [Link]
Makhdoumi-Kakhki A, Amoozegar MA, Kazemi B, Pašić L, Ventosa A. Prokaryotic diversity in Aran-Bidgol salt lake, the largest hypersaline playa in Iran. Microbes Environ. 2012;27(1):87-93. [Link] [DOI:10.1264/jsme2.ME11267]
18-Alain K, Querellou J. Cultivating the uncultured: Limits, advances and future challenges. Extremophiles. 2009;13(4):583-94. [Link] [DOI:10.1007/s00792-009-0261-3]
Hughes JB, Hellmann JJ, Ricketts TH, Bohannan BJ. Counting the uncountable: Statistical approaches to estimating microbial diversity. Appl Environ Microbiol. 2001;67(10):4399-406. [Link] [DOI:10.1128/AEM.67.10.4399-4406.2001]