Algaközösségek ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának összehasonlítása szentély jellegű és emberi használatnak kitett élőhelykomplexekben

Átírás

1 Algaközösségek ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának összehasonlítása szentély jellegű és emberi használatnak kitett élőhelykomplexekben Duleba Mónika Környezettudományi Doktori Iskola I. évf. Témavezető: Dr. Ács Éva

2 Előzmények Pályázat (MTA BLKI, ÖBKI, Szegedi Biológiai Kutatóközpont) célja: Pannon ökorégió 9 jellegzetes, szárazföldi, vízi, vizes élőhelyének kevéssé zavart és zavart változatának ökológiai, morfológiai és genetikai diverzitásának meghatározása benne: eukarióta algaközösségek Zavarás bióta válasza közösséget alkotó fajok adaptációs képességétől genetikai diverzitástól függ A közösség-szintű diverzitás felmérésének alapja a fajok egyértelmű megkülönböztetése

3 Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása 2. Diverzitás vizsgálat faj/populáció szinten: Egy széles körben elterjedt és nagy morfológiai variabilitást mutató faj kiválasztása. Az egyes populációk közt kimutatható-e genetikai különbség? A nagy morfológiai variabilitás mögött több kriptikus faj rejlik-e? Egy szűk elterjedésű, morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? Datálható-e az édesvízbe való bekerülése a fajnak?

4 Balaton bentikus mikrobiális közössége Cél: korábbi mikroszkópos vizsgálat kiegészítése a teljes bakteriális és eukarióta közösség molekuláris biológiai vizsgálatával 16S rdns, 18S rdns DGGE, SOM, diverzitás profilok Bakteriális közösség: Keszthelyi-medence alacsonyabb diverzitású (magas trofitás), északi és déli part elválása Eukarióta közösség: aljzat szerinti elválás, kő legalacsonyabb diverzitású Szekvenciák

5 Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása 2. Diverzitás vizsgálat faj/populáció szinten: Egy széles körben elterjedt és nagy morfológiai variabilitást mutató faj kiválasztása. Az egyes populációk közt kimutatható-e genetikai különbség? A nagy morfológiai variabilitás mögött több kriptikus faj rejlik-e? Egy szűk elterjedésű, morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? Datálható-e az édesvízbe való bekerülése a fajnak?

6 Kiválasztott fajok: 1. Cyclotella ocellata Sokféle élőhelyen előfordul, gyakori faj ÁLLÓVÍZI ELŐFORDULÁSOK FOLYÓVÍZI ELŐFORDULÁSOK

7 Cyclotella ocellata Változatos morfológia (méret, valvafelszín) ocellum fultoportula

8 C. ocellata LB8 és C. bodanica többi Cyclotella fajtól elkülönülten a filogenetikai fán Alverson et al (2007)

9 Célkitűzések 1. Diverzitás vizsgálat közösségi szinten: A különböző élőhely-komplexek mikrobiális diverzitásának összehasonlítása 2. Diverzitás vizsgálat faj/ populáció szinten: Egy széles körben elterjedt és nagy morfológiai variabilitást mutató faj kiválasztása. Az egyes populációk közt kimutatható-e genetikai különbség? A nagy morfológiai variabilitás mögött több kriptikus faj rejlik-e? Egy szűk elterjedésű, morfológiai variabilitást alig mutató faj kiválasztása Melyik tengeri faj a legközelebbi rokona? Datálható-e az édesvízbe való bekerülése a fajnak?

10 Kiválasztott fajok: 2. Skeletonema potamos A Skeletonema genus egyetlen édesvízi faja A Duna nyári fitoplanktonjának meghatározó tagja Filogenetikai helyzete nem tisztázott

11 Mintavételi helyek

12 Módszerek Morfológiai vizsgálatok: SEM + morfometria Genetikai vizsgálatok: Sejtek izolálása mikromanipulátorral Minta - populáció szükséges sejtmennyiség? élő sejtek (1x PBS) Lugol Alkohol (96%) Minta - 1 sejt szükséges mintamennyiség? 1 sejt PCR? minta nem ismételhető

13 Módszerek DNS-izolálás: - Kit (szilikamátrix) költséges - Fenol-kloroform Ellenőrzés: 18S rdns szekvencia-analízis Probléma: túl kis mennyiség, szennyezés tenyésztés? (populáció genetikára nem, csak módszer optimalizálás)

14 Minta - populáció Minta egy sejt egy sejt PCR Egyeden belüli polimorfizmus nem különböztethető meg populáción belülitől nincs egyeden belüli polimorfizmus Haploid, 1 kópia (kloroplasztisz, mitokondrium) van egyeden belüli polimorfizmus Egyeden belüli polimorfizmus megkülönböztethető populáción belülitől Elválasztás: Klónozás: költséges DGGE módszer korlátai (?) Hosszpolimorfizmus (?)

15 interspecifikus intraspecifikus egyeden belüli polimorfizmus nincs egyeden belüli polimorfizmus egyeden belüli polimorfizmus nincs egyeden belüli polimorfizmus 18S, 5,8S, 28S rdns rbcl, psbc ITS 1, ITS 2 cox, cob, nadh, atp 12S, 16S rdns ITS 1, ITS 2 cox, cob, nadh, atp 12S, 16S rdns SIT1-3 mikroszatellita C. ocellata: fajok elkülönítésére legjobb: cox1 (mitokondrium), 5,8S rdns + ITS2 (sejtmag) SIT 1-3 (sejtmag): kovaalga-specifikus! megfelelő primer? Leírt (ITS, cox1), módosítva tervezett (SIT) Mikroszatellita: csak távoli rokonra specifikus primer Alternatíva: AFLP DE: fajspecifikusság nem ellenőrizhető

16 Publikáció, konferencia Pohner, Zs., Ács, É., Borsodi, A., Kiss, K.T., Palatinszky, M., Reskóné, N.M., Várbíró, G., Mészáros, É., Duleba, M., Bíró, P. (2011): Bevonatban élő mikroba-közösségek genetikai diverzitásának összehasonlítása a Balaton két eltérő trofitású medencéjében. submitted paper Hidrológiai Közlöny Duleba, M., Ács, É., Borsodi,A., Kiss, K.T., Palatinszky, M., Pohner, Zs., Reskóné, N.M., Várbíró, G., Bíró, P. : Comparison of the diatom biota and the whole benthic communities of Lake Balaton. elfogadott absztrakt Fifth European Phycological Congress Rodosz szeptember 4-9.

17 Köszönöm a figyelmet!

18 - 2. elektroforézis (gél, kapilláris) + 3. detektálás: DNS-festék, jelölt primer AFLP amplifikált fragmenthossz polimorfizmus