Diurnal Methane Dynamics in the Cyanobacterial Community of Soda Lake Bitter 1 (Kulunda Steppe, Altai Krai)

O. S. Samylina; Самылина О. С.; A. Yu. Merkel; Меркель А. Ю.; N. V. Pimenov; Пименов Н. В.

doi:10.31857/S0026365622600778

Суточная динамика метана в цианобактериальном сообществе содового озера Горчина 1 (Кулундинская степь, Алтайский край)

Авторы: Самылина О.С.¹, Меркель А.Ю.¹, Пименов Н.В.¹
Учреждения:
1. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского, ФИЦ Биотехнологии РАН
Выпуск: Том 92, № 2 (2023)
Страницы: 233-239
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
URL: https://permmedjournal.ru/0026-3648/article/view/655199
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365622600778
EDN: https://elibrary.ru/AVQZZF
ID: 655199

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследована суточная динамика содержания метана в придонной фототрофной биомассе мелководного содового озера Горчина 1 с соленостью в период проведения работ 30 г/л. В сообществе доминировали нитчатые цианобактерии, но формирования слоистого мата не происходило. Выявлено максимальное значение содержания метана до 202.4 нмоль CH₄/см³ в утренние часы, что значительно превышало ночные показатели (28.9‒42.8 нмоль CH₄/см³). Сопоставление данных по содержанию метана с относительной численностью цианобактерий, метаногенных архей и метанотрофных бактерий в течение суток указывает на то, что активные процессы цикла метана в содовых озерах происходят не только в осадках, но и в придонных цианобактериальных сообществах. Содержание метана в биомассе такого сообщества является результатом баланса между процессами его выделения метаногенами, потребления метанотрофными бактериями и естественной дегазацией. Предполагается, что утренний пик содержания метана связан с выделением диазотрофными цианобактериями водорода, который стимулирует развитие и активность гидрогенотрофных метаногенов рода Methanocalculus.

Ключевые слова

суточная динамика, метан, содовое озеро, цианобактерии, метаногены, метанотрофы

Список литературы

Горленко В.М., Брянцева И.А., Самылина O.C., Ашихмин А.А., Синетова М.А., Кострикина Н.А., Козяева В.В. Аноксигенные нитчатые фототрофные бактерии в микробных сообществах содовых озер Кулундинской степи (Алтайский край) // Микробиология. 2020. Т. 89. С. 688–699.
Gorlenko V.M., Bryantseva I.A., Samylina O.S., Ashikhmin A.A., Sinetova M.A., Kostrikina N.A., Kozyaeva V.V. Filamentous anoxygenic phototrophic bacteria in microbial communities of the Kulunda Steppe soda lakes (Altai Krai, Russia) // Microbiology (Moscow). 2020. V. 89. P. 697–707.
Каллистова А.Ю., Меркель А.Ю., Тарновецкий И.Ю., Пименов Н.В. Образование и окисление метана прокариотами // Микробиология. 2017. Т. 86. С. 661–683.
Kallistova A.Y., Merkel A.Y., Tarnovetskii I.Y., Pimenov N.V. Methane formation and oxidation by prokaryotes // Microbiology (Moscow). 2017. V. 86. P. 671–691.
Труды Института микробиологии им. С.Н. Виноградского. Вып. 14. Алкалофильные микробные сообщества / Под ред. В.Ф. Гальченко. М.: Наука, 2007. 398 с.
Proceedings of Winogradsky Institute of Microbiology. V. 14. Alkaliphilic microbial communities / Ed. by Galchenko V.F. M.: Nauka, 2007. 398 p.
Хмеленина В.Н., Ешинимаев Б.Ц., Калюжная М.Г., Троценко Ю.А. Потенциальная активность окисления метана и аммония метанотрофными сообществами содовых озер Южного Забайкалья // Микробиология. 2000. Т. 69. С. 553–558.
Khmelenina V.N., Eshinimaev B.T., Kalyuzhnaya M.G., Trotsenko Y.A. Potential activity of methane and ammonium oxidation by methanotrophic communities from the soda lakes of Southern Transbaikal // Microbiology (Moscow). 2000. T. 69. P. 460–465.
Banda J.F., Zhang Q., Ma L., Pei L., Du Z., Hao C., Dong H. Both pH and salinity shape the microbial communities of the lakes in Badain Jaran Desert, NW China // Sci. Total Environ. 2021. V. 791. Art. 148108.
Bižic M., Grossart H.-P., Ionescu D. Methane Paradox // eLS / John Wiley & Sons, Ltd: Chichester, 2020. P. 1‒11. https://doi.org/10.1002/9780470015902.a0028892
Chaumeil P.A., Mussig A.J., Hugenholtz P., Parks D.H. GTDB-Tk v2: memory friendly classification with the Genome Taxonomy Database // Bioinformatics. 2022. Art. btac672. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btac672
Fazi S., Amalfitano S., Venturi S., Pacini N., Vazquez E., Olaka L.A., Tassi F., Crognale S., Herzsprung P., Lechtenfeld O.J., Cabassi J., Capecchiacci F., Rossetti S., Yakimov M.M., Vaselli O., Harper D.M., Butturini A. High concentrations of dissolved biogenic methane associated with cyanobacterial blooms in East African lake surface water // Commun. Biol. 2021. V. 4. Art. 845. https://doi.org/10.1038/s42003-021-02365-x
Kaluzhnaya M., Khmelenina V., Eshinimaev B., Suzina N., Nikitin D., Solonin A., Lin J.L., McDonald I., Murrell C., Trotsenko Y. Taxonomic characterization of new alkaliphilic and alkalitolerant methanotrophs from soda lakes of the Southeastern Transbaikal region and description of Methylomicrobium buryatense sp. nov. // Syst. Appl. Microbiol. 2001. V. 24. P. 166–176.
Namsaraev Z., Samylina O., Sukhacheva M., Borisenko G., Sorokin D., Tourova T. Effect of salinity on diazotrophic activity and microbial composition of phototrophic communities from Bitter-1 soda lake (Kulunda Steppe, Russia) // Extremophiles. 2018. V. 22. P. 651–663.
Parks D.H., Imelfort M., Skennerton C.T., Hugenholtz P., Tyson G.W. CheckM: assessing the quality of microbial genomes recovered from isolates, single cells, and metagenomes // Genome Res. 2015. V. 25. P. 1043–1055.
Pellegrinetti T.A., Cotta S.R., Sarmento H., Costa J.S., Delbaje E., Montes C.R., Camargo P.B., Barbiero L., Rezend-Filho A.T., Fiore M.F. Bacterial communities along environmental gradients in tropical soda lakes // Microb. Ecol. 2022. https://doi.org/10.1007/s00248-022-02086-6
Sorokin D.Y., Abbas B., Geleijnse M., Pimenov N.V., Sukhacheva M.V., van Loosdrecht M.C. Methanogenesis at extremely haloalkaline conditions in the soda lakes of Kulunda Steppe (Altai, Russia) // FEMS Microbiol. Ecol. 2015a. V. 91. Art. fiv016.
Sorokin D.Y., Abbas B., Merkel A.Y., Rijpstra W.I.C., Damsté J.S.S., Sukhacheva M.V., van Loosdrecht M.C.M. Methanosalsum natronophilum sp. nov., and Methanocalculus alkaliphilus sp. nov., haloalkaliphilic methanogens from hypersaline soda lakes // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2015b. V. 65. P. 3739–3745.
Sorokin D.Y., Banciu H.A., Muyzer G. Functional microbiology of soda lakes // Curr. Opin. Microbiol. 2015c. V. 25. P. 88–96.
Sorokin D.Y., Berben T., Melton E.D., Overmars L., Vavourakis C.D., Muyzer G. Microbial diversity and biogeochemical cycling in soda lakes // Extremophiles. 2014. V. 18. P. 791–809.
Sorokin D.Y., Kuenen J.G., Muyzer G. The microbial sulfur cycle at extremely haloalkaline conditions of soda lakes // Front. Microbiol. 2011. V. 2. Art. 44.
Sorokin D.Y., Merkel A.Y., Abbas B. Ecology of Methanonatronarchaeia // Environ. Microbiol. 2022. Jun 21. https://doi.org/10.1111/1462-2920.16108
Thottathil S.D., Reis P.C.J., Prairie Y.T. Magnitude and drivers of oxic methane production in small temperate lakes // Environ. Sci. Technol. 2022. V. 56. P. 11041–11050.
Vavourakis C.D., Andrei A.-S., Mehrshad M., Ghai R., Sorokin D.Y., Muyzer G. A metagenomics roadmap to the uncultured genome diversity in hypersaline soda lake sediments // Microbiome. 2018. V. 6. Art. 168. P. 1‒18.
Yakimov M.M., Merkel A.Y., Gaisin V.A., Pilhofer M., Messina E., Hallsworth J.E., Klyukina A.A., Tikhonova E.N., Gorlenko V.M. Cultivation of a vampire: “Candidatus Absconditicoccus praedator” // Environ. Microbiol. 2022. V. 24. P. 30–49.
Zorz J.K., Sharp C., Kleiner M., Gordon P.M.K., Pon R.T., Dong X., Strous M. A shared core microbiome in soda lakes separated by large distances // Nat. Commun. 2019. V. 10. Art. 4230.