Патова Е.Н.¹, Гусев Е.С.², Шабалина Ю.Н.^1,3, Новаковская И.В.¹,
Сивков М.Д.¹

Elena N. Patova, Evgeniy S. Gusev, Julia N. Shabalina,
Irina V. Novakovskaya, Michail D. Sivkov

¹Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, Россия)
²Институт проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва, Россия)
³Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина
(Сыктывкар, Россия)

УДК 58.009:582.26

Приведены результаты изучения по разнообразию диатомовых водорослей в почвенных биологических корках, формирующихся на криогенных грунтах в горных тундрах Полярного, Приполярного и Северного Урала. Видовое разнообразие диатомей определяли в постоянных препаратах на среде Эльяшева и с использованием ДНК-метабаркодинга. Всего в ходе исследования по морфологическим и метагеномным данным выявлено 58 таксонов диатомей (рангом ниже рода). Наиболее разнообразны по составу роды Pinnularia, Eunotia и Nitzschia.

Ключевые слова: Bacillariophyta; почвенные водоросли; биологические почвенные корки; полифазный подход

Биологические почвенные корки (Biological soil crust – BSC), сформированные широким спектром прокариотных и эукариотных организмов, являются доминирующими первичными продуцентами на оголенных криогенных субстратах в горных и арктических регионах. Диатомовые водоросли – участвуют в формировании таких криптогамных сообществ. Цель исследования – обобщение сведений по таксономическому разнообразию Bacillariophyta, обитающих в BSC с применением традиционных морфологических подходов и подходов ДНК-метабаркодинга. Видовое разнообразие диатомей определяли в постоянных препаратах на среде Эльяшева и методами анализа тотальной ДНК с использованием ДНК-метабаркодинга. Для эукариотных водорослей использованы ПЦР-амплификации, нацеленные на регион SSU V9 и ITS1(5'-GTACACACCGCCCGTC-3')–ITS2(5'-GCTGCGTTCTTCATCGWTR-3'), предложенные в работах Boenigk et al. (2018) и Bock et al. (2020). Эти праймеры охватывают изменчивый регион V9 18S рДНК и полностью ITS1, что позволяет использовать их как для филогенетического анализа по участку 18S рДНК и для видовой идентификации эукариотных водорослей. Анализ ДНК выполнен в компании «Евроген» (Москва) на Illumina MiSeq.

Впервые на основе морфологических и метагеномных подходов получены сведения о таксономическом разнообразии диатомовых водорослей в различных вариантах биологических почвенных корок на криогенных пятнах в горно-тундровых сообществах северных районов Урала. С помощью морфологического подхода в BSC выявлен 51 вид диатомей. На основе высокопроизводительного секвенирования в восьми различных вариантах BSC, собранных на экологическом профиле в горных тундрах Урала, идентифицировано 44 операционные таксономические единицы (OTUs) относящиеся к Ochrophyta (включая Bacillariophyceae и Chrysophyceae). Для диатомей выявлено 10 OTUs, из которых идентифицировано семь таксонов. К ведущим по числу видов относятся роды Pinnularia, Eunotia и Nitzschia. Число таксономических единиц различалось для разных типов BSC и составляло от 9 до 22 видов.

Сочетание двух подходов классического (основанного на морфологических признаках) и ДНК-метабаркодирования с выделением тотальной ДНК из почвы с последующим ее анализом позволило расширить представления о разнообразии диатомовых водорослей участвующих в формировании пионерной растительности в горных тундрах. Всего в биологических почвенных корках из разных горных сообществ северных регионов Урала выявлено 58 таксонов диатомей (рангом ниже рода).

Исследования выполнены при поддержке гранта РНФ № 22-24-00673 (https://rscf.ru/project/22-24-00673/).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Bock C., Jensen M., Forster D., Marks S., Nuy J., Psenner R., Beisser D., Boenigk J. Factors shaping community patterns of protists and bacteria on a European scale // Environmental Microbiology. 2020. Т.22, №6. P. 2243–2260. DOI:10.1111/1462-2920.14992
2. Boenigk J., Wodniok S., Bock C., Beisser D., Hempel C., Grossmann L., Lange A., Jensen M. Geographic distance and mountain ranges structure freshwater protist communities on a European scalе // Metabarcoding and Metagenomics. 2018. Т. 2. P. e21519. DOI:10.3897/mbmg.2.21519

Статья поступила в редакцию 23.06.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

Об авторах

Патова Елена Николаевна – Elena N. Patova

кандидат биологических наук
ведущий научный сотрудник, Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия (Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia)

patova@ib.komisc.ru

Гусев Евгений Сергеевич – Evgeniy S. Gusev

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва, Россия (Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS, Moscow, Russia)

algogus@yandex.ru

Шабалина Юлия Николаевна – Shabalina Irina V.

кандидат биологических наук
научный сотрудник, Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия (Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia); доцент, Сыктывкарский государственный университет имени Питирима Сорокина, Россия, Сыктывкар (Pitirim Sorokin Syktyvkar State University, Syktyvkar, Russia)

julia-n-shabalina@rambler.ru

Новаковская Ирина Владимировна – Irina V. Novakovskaya

кандидат биологических наук
научный сотрудник, Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия (Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia)

novakovskaya@ib.komisc.ru

Сивков Михаил Дмитриевич – Michail D. Sivkov

ведущий инженер, Институт биологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия (Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia)

sivkov@ib.komisc.ru

Корреспондентский адрес: Россия,  167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, ИБ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Телефон (8212)21-64-88.

ССЫЛКА:

Патова Е.Н., Гусев Е.С., Шабалина Ю.Н., Новаковская И.В., Сивков М.Д. Разнообразие диатомовых водорослей в биологических почвенных корках северных регионов Урала на основе морфологических и метагеномных подходов // Вопросы современной альгологии. 2023. №2 (32). С. 58–59. URL: http://algology.ru/2049

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-58-59

EDN – BJJRTG

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Diversity of diatoms in biological soil crusts of the northern region of the Urals on the basis of morphological and metagenomic approaches

Elena N. Patova¹, Evgeniy S. Gusev², Julia N. Shabalina^1,3,
Irina V. Novakovskaya¹, Michail D. Sivkov¹

¹Institute of biology Komi Science Center UB RAS (Syktyvkar, Russia)
²Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS (Moscow, Russia)
³Pitirim Sorokin Syktyvkar State University (Syktyvkar, Russia)

We studied the diversity of diatoms in biological soil crusts which formed on cryogenic soils in the mountain tundras of the Polar, Subpolar and Northern Urals. We used the permanent Elyashev's medium and DNA metabarcoding for diatom species diversity. In total, 58 diatoms taxa (rank below the genus) identified based on morphological and metagenomic data analysis. The most diverse genera are Pinnularia, Eunotia, and Nitzschia.

Key words: Bacillariophyta; soil algae; biological soil crusts; polyphasic approach

References

1. Bock C., Jensen M., Forster D., Marks S., Nuy J., Psenner R., Beisser D., Boenigk J.  Factors shaping community patterns of protists and bacteria on a European scale. Environmental Microbiology. 2020. Т.22, №6. P. 2243–2260. DOI:10.1111/1462-2920.14992
2. Boenigk J., Wodniok S., Bock C., Beisser D., Hempel C., Grossmann L., Lange A., Jensen M. Geographic distance and mountain ranges structure freshwater protist communities on a European scalе. Metabarcoding and Metagenomics. 2018. Т. 2. P. e21519. DOI:10.3897/mbmg.2.21519

Authors

Patova Elena N.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-9418-1601

Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia

patova@ib.komisc.ru

Gusev Evgeniy S.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-7397-5808

Severtsov Institute of Ecology and Evolution RAS, Moscow, Russia

algogus@yandex.ru

Shabalina Julia N.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-9728-8199

Institute of Biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia;
Pitirim Sorokin Syktyvkar State University, Syktyvkar, Russia

julia-n-shabalina@rambler.ru

Novakovskaya Irina V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0001-5056-9965

Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia

novakovskaya@ib.komisc.ru

Sivkov Michail D.

Institute of biology Komi Science Center UB RAS, Syktyvkar, Russia

sivkov@ib.komisc.ru

ARTICLE LINK:

Patova E.N., Gusev E.S., Shabalina J.N., Novakovskaya I.V., Sivkov M.D. Diversity of diatoms in biological soil crusts of the northern region of the Urals on the basis of morphological and metagenomic approaches. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). P. 58–59. URL: http://algology.ru/2049

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-58-59

EDN – BJJRTG

When reprinting a link to the site is required

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147