pobierz pdf - Wydział Biologii UW

 AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ
Adriana Królicka: Różnorodność prokariotycznych mikroorganizmów
planktonowych w gradiencie troficznym Wielkich Jezior Mazurskich
Praca doktorska wykonana pod kierunkiem prof. dr hab. Ryszarda J. Chrósta
w Zakładzie Ekologii Mikroorganizmów, Instytutu Botaniki, Wydziału Biologii,
Uniwersytetu Warszawskiego
Recenzenci:
•
•
Prof. dr hab. Aleksandra Skłodowska – Pracownia Analizy Skażeń Środowiska,
Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski
Dr hab. Jacek Kozdrój – Katedra Mikrobiologii, Wydział Rolniczo – Ekonomiczny,
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Wody jezior ciągu Wielkich Jezior Mazurskich (WJM) są unikatowym środowiskiem ze
względu na występujący w nich gradient statusu troficznego; od oligo/mezotrofii (północna
część WJM, jeziora: Mamry, Przystań, Łabap, Dargin) do zaawansowanej eutrofii w
środkowej części WJM (jeziora: Szymon, Tałtowisko). Różnorodność troficzna ciągu WJM,
wynikająca z zagospodarowania i użytkowania bezpośredniej zlewni jezior, oraz wspólne
pochodzenie geologiczno-hydrologiczne (jeziora powstały w okresie ostatniego
zlodowacenia) sprawiają, że ciąg Wielkich Jezior Mazurskich jest idealnym modelowym
systemem jezior do badań zależności procesów mikrobiologiczno-limnologicznych,
różnorodności molekularnej i biochemicznej mikroorganizmów od statusu troficznego wód.
Nadrzędnym celem przeprowadzonych badań było zbadanie różnorodności molekularnej
mikroorganizmów planktonowych tworzących mikrobiocenozy jeziorowe w gradiencie
troficznym Wielkich Jezior Mazurskich. Badania te zmierzały do określenia czynników i
mechanizmów genezy różnorodności analizowanych biocenoz mikroorganizmów
prokariotycznych. Testowano hipotezę badawczą, o nadrzędnym znaczeniu kontroli od dołu
piramidy troficznej („bottom-up”, regulującego wpływ stężenia i dostępności substancji
biogennych) w stosunku do kontroli od góry piramidy troficznej („top-down”, regulującej
wpływ presji pokarmowej bakteriożerców) w kształtowaniu różnorodności organizmów
prokariotycznych. Podjęto także próbę opisu różnorodności molekularnej aktywnych
metabolicznie bakterii w profilu pionowym modelowego jeziora eutroficznego z
uwzględnieniem różnic dla bakterii kolonizujących seston i swobodnie pływających w toni
wodnej. Ważnymi celami niniejszej pracy była także identyfikacja molekularna
wyizolowanych szczepów cyanobakterii pikoplanktonowych oraz określenie dynamiki zmian
sezonowych różnorodności pikocyanobakterii w badanych jeziorach.
W epilimnionie wód badanych jezior mazurskich zanotowano liniową, negatywną
zależność pomiędzy indeksem stanu troficznego TSI (wg. Carlsonˈa, 1977) a indeksem
różnorodności domeny Bacteria, klasteru Cytophaga–Flavobacterium, β–Proteobacteria (nie
1 uzyskano podobnej zależności w przypadku klasy α–Protebacteria i γ–Proteobacteria).
Zaobserwowano także ścisły związek pomiędzy strukturą taksonomiczną zespołów bakterii a
stanem troficznym wody badanych jezior w epilimnionie. Stwierdzono, że w wodach jezior
silnie zeutrofizowanych (o wyższym TSI) istotne znaczenie w kształtowaniu struktury
taksonomicznej i różnorodności molekularnej zespołów bakteryjnych ma presja pokarmowa
bakteriożerców w porównaniu z wodami jezior mezo/eutroficznych. W hypolimnionie
badanych jezior nie zanotowano tych zależności.
Analiza szczegółowa przy zastosowaniu starterów specyficznych grupowo wykazała, że
różnorodność i struktura taksonomiczna analizowanych grup taksonomicznych w obrębie
badanych mikrobiocenoz, klasteru Cytophaga–Flavobacterium, α–Proteobacteria,
β–Proteobacteria, γ–Proteobacteria, Actinobacteria różniła się znacząco w badanych
jeziorach ze względu na wzmożoną presję pokarmową bakteriożerców, wyższą
produktywność ekosystemu, oraz rodzaj dostępnej materii organicznej. Różnice dotyczyły
także dystrybucji taksonomicznej aktywnych metabolicznie bakterii w profilu pionowym
modelowego jeziora eutroficznego (Mikołajskiego) oraz ich różnorodności molekularnej we
frakcjach bakterii swobodnie pływających i osiadłych na cząstkach sestonu.
Badania pikocyanobakterii wykazały, że zespoły tych prokariota pikoplanktonowych w
fitoplanktonie jezior podlegały sukcesji sezonowej odnośnie zmian w kompozycji i
różnorodności molekularnej. W próbkach wody pobranych w okresie wiosennym stwierdzono
istotnie wyższą różnorodność molekularną pikocyanobakterii w porównaniu z ich
różnorodnością zbadaną w próbkach wody pobranych w okresie letnim i jesiennym.
Obserwacje te są nowymi w dotychczasowej literaturze i podważają dotychczasową
powszechnie obowiązującą wiedzę na temat sezonowej różnorodności pikocyanobakterii w
ekosystemach jeziornych. Analiza sekwencji markerowych (regionu ITS operonu
rybosomalnego RNA i fragmentu operonu fikocyjaniny cpcBA-IGS) izolowanych szczepów
pikocyanobacterii wykazały, że w jeziorach mazurskich występują unikatowe
pikocyanobakterie grupy mazurskiej (M) jak również grupy kosmopolityczne (grupy A, I, B,
C, E, D), Jasser i wsp. 2011.
Część wyników prezentowanych w rozprawie została już ogłoszona w publikacjach:
Jasser I., Królicka A., Karnkowska-Ishikawa A. (2011). A novel phylogenetic clade of
picocyanobacteria from the Mazurian lakes (Poland) reflects the early ontogeny of glacial
lakes. FEMS Microbiol. Ecol. 75(1): 89-98
Jasser I., Karnkowska-Ishikawa A., Kozłowska E., Królicka A., Łukomska-Kowalczyk M.
(2010). Composition of picocyanobacteria community in The Great Mazurian Lakes: isolation
of phycoerythrin-rich and phycocyanin-rich ecotypes from the system - comparison of two
methods. Pol. J. Microbiol. 59 (1): 21-31
2