|
 |
|
По Материалам XIХ Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: фундаментальные и прикладные исследования», посвященной 120-летию со дня рождения А.П. Жузе Генетика, эволюция и филогения Опыт изучения диатомовых водорослей некоторых водоемов и водотоков г. Москвы методом метабаркодинга
Миронова Э.А.1,2, Кезля Е.М.1, Куликовский М.С.1 Elina A. Mironova, Elena M. Kezlya, Maxim S. Kulikovskiy
1Институт физиологии растений имени К.А.Тимирязева РАН (Москва, Россия)
УДК 582.261/.279
С применением метода метабаркодинга изучен состав и распространение диатомовых водорослей в планктоне двадцати водных объектов на территории г. Москвы. В качестве генетического маркера выбран регион 18S V9–ITS1 rRNA.Секвенирование выполнено на платформе Illumina MiSeq с последующей таксономической аннотацией по базе SILVA и NCBI. Идентифицировано более 30 родов диатомей, включая Navicula, Thalassiosira, Aulacoseira, Nitzschia и др. Проведено сравнение состава сообществ между водными объектами разных типов (водоемы и водотоки), проанализировано влияние физико-химических показателей воды на состав сообщества диатомовых. Ключевые слова: метабаркодинг; диатомовые водоросли; биомониторинг; Москва; фитопанктон
Водные экосистемы на территории г. Москвы испытывают существенное антропогенное влияние, связанное со значительной рекреационной нагрузкой со стороны городской среды. В связи с этим, анализ состояния поверхностных водоёмов и водотоков Москвы имеет приоритетное значение. Контроль качества поверхностных вод на территории города осуществляют такие организации как «Мосводоканал» (питьевое водоснабжение), Управление Роспотребнадзора по г. Москве (рекреационные водные объекты), Департамент природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы, ГПБУ «Мосэкомониторинг», Отдел мониторинга воды (мониторинг водных объектов с целью выявления источников загрязнения и оценка экологической эффективности водоохранных мероприятий). Все эти организации контролируют широкий спектр физико-химических и микробиологических показателей согласно СанПиН и, насколько нам известно, гидробиологический анализ не проводят. При этом состояние водной экосистемы определяется методами биоиндикации, которые позволяют определить изменение ее состояния в ответ на загрязнение, обнаружить воздействия на водоем, предшествующие времени взятия анализа, а также определить последствия разового загрязнения. Результаты физико-химического метода определяют показатели только на момент взятия проб. Водоросли образуют начальное звено трофической цепи и, в связи с этим, несут большую функциональную нагрузку. Как известно, они очень чувствительны к условиям окружающей среды: быстро растут, быстро реагируют на изменения химических, физических или биологических факторов и, поэтому, используются в качестве биоиндикаторов для оценки качества воды и общего состояния экосистем. Одной из ключевых биоиндикаторных групп для оценки состояния пресноводных экосистем являются диатомовые водоросли (Bacillariophyta). Благодаря высокой чувствительности к изменениям условий среды и накопленной научной базе, они широко используются в экологическом мониторинге водоёмов (Kelly et al., 2008). Изучение биоразнообразия и анализ состава их сообществ обеспечивает выявление изменений окружающей среды, которые произошли по естественным причинам или в результате антропогенного воздействия. Классические методы, основанные на микроскопии, довольно трудозатратны. Микроводоросли отличаются высоким видовым разнообразием. Изучение и анализ их сообщества требует высокой квалификации специалиста, обширных знаний в области морфологии и таксономии, постоянного обновления знаний в связи частыми таксономическими преобразованиями во всех группах водорослей. Криптическое разнообразие, показанное для многих таксонов микроводорослей, также не может быть обнаружено при микроскопировании. К тому же для анализа большого объёма проб классические подходы малоэффективны, а нехватка квалифицированных специалистов в этой области, особенно в последние годы, еще более затрудняет их применение. При этом метабаркодирование (метод идентификации таксономического состава сообщества из образцов окружающей среды путем амплификации и высокопроизводительного секвенирования последовательностей маркерных генов баркодов или метабаркодинг) уже признано альтернативным (более быстрым и экономичным) методом в отличие от традиционного метода микроскопии для экологической оценки и мониторинга пресноводных водоемов, рек и морей на основе микроводорослей. В настоящее время, метод метабаркодинга активно внедряется в практики биомониторинга по всему миру. В ряде стран разработаны руководства и стандарты по применению метабаркодинга для оценки разнообразия микроводорослей и цианобактерий (Kelly et al. 2020, Elersek et al. 2021, Jerney et al. 2022). В России таких разработок на настоящий момент, насколько нам известно, нет. В целом исследования микроводорослей и цианобактерий с применением метабакродинга в России проводят лишь единичные научные коллективы. В данном исследовании проведено изучение фитопланктона двадцати водных объектов Москвы с применением метода метабаркодинга. Материалом для работы послужили пробы планктона, собранные в июне–июле 2024 года. В исследование были включены как водотоки (Москва-река, Яуза, Сетунь, Чаченка), так и водоемы (пруды в районах Сколково, Крылатское, Екатерининские и Патриаршие пруды, Мещерское озеро и другие) с разной рекреационной нагрузкой. Для анализа 100 литров природной воды пропускали через стерильную планктонную сеть с диаметром ячеи 29 мкм до финального объема 250 мл. Далее из общей пробы отбирали два подобразца по 50 мл (один фиксировали на месте, один сохраняли в сумке-холодильнике). По приезду в лабораторию образец на метабаркодинг отфильтровывали через аналитические трековые мембраны ООО «РЕАТРЕК-Фильтр» с диаметром пор 0,4 мкм при помощи аппарата для вакуумной фильтрации Sartorius и ручного вакуумного насоса. После этого фильтры с биомассой переносили в пробирки и немедленно замораживали. Одновременно во всех точках проводили измерение основных физико-химических показателей (температура, рН, суммарная электропроводность) при помощи портативного прибора HANNA и отбор проб воды на химический анализ. Для метабаркодинга использовали маркерный регион 18S V9–ITS1 и праймеры 1391F и ITS2_broad (Boenigk et al. 2018). Пробоподготовку и секвенирование на платформе Illumina MiSeq (2×300 п.н.) проводили в кампании «Синтол» (г. Москва). Биоинформатическая обработка включала фильтрацию по качеству, кластеризацию ампликонов в таксономические единицы (ASV, amplicon sequence variant) и таксономическую аннотацию по референсным базам SILVA и NCBI. В результате анализа получены данные по составу диатомовых в фитопланктоне в 20 водных объектах на территории г. Москвы. Всего идентифицировано более 30 родов диатомей. Наиболее часто встречающимися родами оказались: Thalassiosira Cleve, Navicula Bory., Aulacoseira Thwaites, Nitzschia, Ulnaria (Kützing) Compère, Gomphonema Kützing, а также Cyclotella (Kützing) Brébisson, Amphora Ehrenberg ex Kützing, Cocconeis Ehrenberg. ASV этих родов обнаружены в трех и более водных объектах. В докладе будут обсуждены результаты сравнения состава сообществ диатомовых между водными объектами разных типов (водоемов и водотоков), проведено сравнение данных, полученных с применением классического подхода (микроскопирование) и метабаркодинга, проанализировано влияние физико-химических показателей воды на состав сообщества диатомовых.
Финансирование. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 24-24-20116 (https://rscf.ru/project/24-24-20116/).
Список литературы
Статья поступила в редакцию 18.06.2025
Об авторах Миронова Элина Алексеевна – Elina A. Mironova инженер, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН (ИФР РАН), Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia); Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, биологический факультет, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Russia, Moscow) elechka-03@mail.ru Кезля Елена Михайловна – Elena M. Kezlya кандидат биологических наук melosira@mail.ru Куликовский Максим Сергеевич – Maxim S. Kulikovskiy доктор биологических наук max-kulikovsky@yandex.ru
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Миронова Э.А., Кезля Е.М., Куликовский М.С. Опыт изучения диатомовых водорослей некоторых водоемов и водотоков г. Москвы методом метабаркодинга // Вопросы современной альгологии (Issues of modern algology). 2025. № 1–2(37–38). С. 75–78. URL: http://algology.ru/2134 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-75-78 EDN – ZRJQYC
Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
The experience of studying diatoms of selected reservoirs and watercourses in Moscow using metabarcoding Elina A. Mironova1,2, Elena M. Kezlya1, Maxim S. Kulikovskiy1 1Timiryazev Institute of Plant Physiology, RAS (Moscow, Russia)
Key words: metabarcoding; diatoms; biomonitoring; Moscow; phytoplankton
References
Authors Mironova Elina A. ORCID – https://orcid.org/0009-0003-0695-9837 Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia; elechka-03@mail.ru Kulikovskiy Maxim S. ORCID – https://orcid.org/0000-0003-0999-9669 Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia max-kulikovsky@yandex.ru Kezlya Elena M. ORCID – https://orcid.org/0000-0002-5263-9338 Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia melosira@mail.ru
ARTICLE LINK: Mironova E.А., Kezlya E.M. , Kulikovskiy M.S. The experience of studying diatoms of selected reservoirs and watercourses in Moscow using metabarcoding.. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2025. № 1–2(37–38). P. 75–78. URL: http://algology.ru/2134 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-75-78 EDN – ZRJQYC
When reprinting a link to the site is required Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor, please and we send it to you with pleasure for free.
На ГЛАВНУЮ
К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
|
|
|
 | | ||
|
| ||