Бактериальное разнообразие снежного покрова ледника Монблан, содержащего почвенную пыль пустыни Сахара, и роль отдельных филотипов в его колонизации

• Автор: Чувочина, Мария Сергеевна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л Микроорганизмы в криобиосфере - факты и гипотезы

1.2 Снежный покров: одна из экстремальных ниш микробной жизни

1.3 Микробное разнообразие снежного покрова ледников

1.3.1 Физико-химические факторы, контролирующие микробную жизнь в снежном покрове ледников

1.3.2 Микробное разнообразие снежного покрова полярных ледников

1.3.3 Микробное разнообразие снежного покрова горных ледников

1.4 Роль почвенной пыли Сахары в глобальном распространении микроорганизмов

1.4.1 Пыльные бури: мониторинг и идентификация зарождения
1.4.2 Метод обратных траекторий
1.4.3 Минералогический состав почвенной пыли
1.4.4 Распределение частиц пыли но размерам
1.4.5 Роль пыли в экосистеме
1.4.6 Видовой состав микроорганизмов, переносимых пылью Сахары
1.4.7 Видовой состав микроорганизмов, переносимых пылью из других аридных регионов Земли
1.4.8 Микробная колонизация
1.4.9 Негативные последствия переноса пыли для здоровья человека и экосистемы
1.5 Микробное разнообразие почвенного покрова пустыни Сахара
1.6 Статистические методы анализа в оценке биоразнообразия микробных сообществ
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Отбор проб
2.2 Объекты исследований
2.3 Подготовка проб
2.4 Молекулярно-филогенетические методы анализа
2.4.1 Экстракция геномной ДНК
2.4.2 Экстракция геномной РЫК
2.4.3 Амплификация генов 16Б рРНК
2.4.3.1 ПЦР с использованием универсальных праймеров (область У3-У5)
2.4.3.2 ПЦР с использованием универсальных праймеров (полноразмерный ген)
2.4.3.3 ОТ-ПЦР с использованием универсальных праймеров (область УЗ-У5)
2.4.3.4 ПЦР с использованием вектор-специфичных праймеров для определения интеграции клонированных ПЦР-фрагментов в вектор
2.4.4 Молекулярное клонирование
2.4.5 Приготовление грубых клеточных лизатов из отдельных клонов
2.4.6 Рестрикционный анализ ПЦР-фрагментов
2.4.7 Секвенирование ПЦР-фрагментов
2.5 Биоинформационный анализ данных
2.5.1 Анализ нуклеотидных последовательностей
2.5.2 Статистический анализ данных
2.5.2.1 Статистическая оценка достаточности размера библиотеки клонов
2.5.2.2 Расчет индексов разнообразия
2.5.2.3 иВБНиРБ анализ: сравнение клоновых библиотек
2.6 Идентификация источников зарождения пыльных бурь в Сахаре
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Происхождение почвенной пыли
3.2 Молекулярно-филогенетический анализ микробного разнообразия
3.2.1 Изучение микробного разнообразия снега с пылью и без пыли Сахары путем анализа двух типов клоновых библиотек (У3-У5 и полноразмерной)
3.2.1.1 Анализ микробного разнообразия образца снежного покрова с пылью Сахары от июня 2006 г
3.2.1.2 Анализ микробного разнообразия образца снежного покрова с пылью Сахары от мая
2008 г
3.2.1.3 Анализ микробного разнообразия образца снежного покрова с пылью Сахары от мая
2009 г
3.2.1.4 Анализ микробного разнообразия образца снежного покрова, не содержащего пыль
Сахары
3.2.2 Изучение дополнительных образцов путем анализа У3-У5 клоновых библиотек
3.2.2.1 Анализ микробного разнообразия образца снежного покрова с пылью Сахары от июня 2008 г
3.2.2.2 Анализ микробного разнообразия образца снежного покрова, не содержащего пыль Сахары
3.2.2.3 Анализ микробного разнообразия образца пыли Сахары, собранной в Гренобле
3.2.2.4 Анализ микробного разнообразия образца песчаной почвы пустыни Сахара
3.3 Сравнительный анализ микробного разнообразия исследуемых образцов

3.3.1 Сравнение образцов снега с пылью и без пыли Сахары по объединенным данным двух
типов клоновых библиотек
3.3.2 Сравнение всех взятых в анализ образцов на примере УЗ-У5 клоновых библиотек.
3.3.3 Сравнительный анализ бактериального разнообразия снега путем клонирования рДНК
ирРНК
3.4 Выявление филотипов - потенциальных колонизаторов снежного покрова ледника
Монблан по результатам изучения образцов снега
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ

на климат отдельных регионов [Goudie & Middleton, 2006; DeMott et al., 2003]. Согласно данным Stcltzer с соавторами [2009] увеличение скорости таяния снега, вызванного осаждением почвенной пыли на поверхность горных ледников; приводит к замедлению циклов развития альпийских растений, что может привести к коренной смене ландшафта [Steltzer et al., 2009]. Кроме того, поверхность пылевых частиц представляет собой субстрат для протекания различных химических реакций в тропосфере [Usher et al., 2003] и влияет на концентрацию диоксида углерода [Adams et al., 2005].

/ Климат '
ПП изменяет оптические свойства атмосферы, приводя к повышению средней температуры воздуха. Служит ядрами конденсации в процессе осадкообразования.
/^Биогеохимические циклы
Осавдения ПП в мировом океане являются
существенным элементов осадкообразования и источником неорганического железа.
Химический состав атмосферы
ПП способна изменять хим.состав атмосферы через поверхностную адсорбцию и участие в хим.реакциях.
(~Здоровье
человека
Мелкодисперсная ПП приводит к увеличению риска респираторных заболеваний и является переносчиком условно-патогенной микрофлоры.
Рисунок 3. Значение почвенной пыли в экосистеме
Осаждения почвенной пыли вносят вклад в формирование почвенного покрова в удаленных от пустыни провинциях, к примеру, в образование “terra rossa” (розовой земли) в Южной Европе: Леванте и Испании [Goudie & Middleton, 2001; Delgado, et al., 2003]. Согласно Guerzoni с соавторами [1999] вклад пыли Сахары в формирование осадочных отложений на дне Средиземного моря составляет от 50 до 80%.
Попадая в океан, почвенная пыль Сахары служит источником пи тательных веществ и такого важного элемента, как железо [Psenner, 1999; Guerzoni ct al., 1999; Ozsoy et al., 2001; Ridame & Guieu, 2002; Mills et al., 2004; Okin et al., 2004; Usher et al., 2003], что нередко сопровождается резким увеличением первичной океанической продукции [Guerzoni et al., 1999; Guieu et al., 2002; Bonnet et al., 2005; Duarte et al., 2006; Moore et al., 2006]. Исследования Mladenov с соавторами [200S] показали, что осаждение пыли Сахары в высокогорных озерах Испании активирует жизнедеятельность бактерий, приводя к накоплению растворенного органического вещества [Mladenov et al., 2008].