Name: establishment of microbial eukaryotic enrichment cultures from a chemically stratified antarctic lake and assessment of carbon fixation potential
Uploaded: 2012-04-20T13:00:00
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Les auteurs tiennent à remercier J. Priscu, A. Chiuchiolo et le McMurdo LTER limnologie équipe d&#39;assistance dans la collecte et la conservation des échantillons dans l&#39;Antarctique. Nous remercions Ratheon services polaires et des hélicoptères PHI pour le soutien logistique. Microscope optique ont été générés dans le centre de Miami pour la microscopie avancée et le Centre d&#39;imagerie. Ce travail a été soutenu par le Bureau de la NSF de subventions et de programmes polaires 0631659 1056396.

1. L&#39;acquisition des échantillons <ol><li> Choisir et préparer le site d&#39;échantillonnage un jour avant l&#39;échantillonnage de la colonne d&#39;eau. Cela permettra aux couches stratifiées de la colonne d&#39;eau à la réforme après la perturbation due au forage et à la glace-trou de fusion. Identifier l&#39;emplacement du site de forage par GPS. </li><li> Pour accéder à la colonne d&#39;eau, commencez par percer un trou dans la glace avec une tarière à glace Jiffy attaché à une prolongation de 4...

<ol>
	<li>Morgan-Kiss, R. M., Priscu, J. P., Pocock, T., Gudynaite-Savitch, L., H&#252;ner, N. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptation+and+acclimation+of+photosynthetic+microorganisms+to+permanently+cold+environments.">Adaptation and acclimation of photosynthetic microorganisms to permanently cold environments.</a> Microbiol Mol. Biol. Rev. 70, 222-252 (2006).</li><li>Priscu, J. C., Wolf, C. F., Takacs, C. D., Fritsen, C. H., Laybourn-Parry, J., Roberts, J. K. M., Berry-Lyons, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+transformations+in+the+water+column+of+a+perennially+ice-covered+Antarctic+Lake.">Carbon transformations in the water column of a perennially ice-covered Antarctic Lake.</a> Biosci. 49, 997-1008 (1999).</li><li>Caron, D. A., Worden, A. Z., Countway, P. D., Demir, E., Heidelberg, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protists+are+microbes+too:+a+perspective.">Protists are microbes too: a perspective.</a> ISME J. 3, 4-12 (2009).</li><li>Bielewicz, S., Bell, E. M., Kong, W., Friedberg, I., Priscu, J. C., Morgan-Kiss, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protist+diversity+in+a+permanently+ice-covered+Antarctic+lake+during+the+polar+night+transition.">Protist diversity in a permanently ice-covered Antarctic lake during the polar night transition.</a> ISME J. 5, 1559-1564 (2011).</li><li>Laybourn-Parry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=No+place+too+cold.">No place too cold.</a> Science. 324, 1521-1522 (2009).</li><li>Roberts, E. C., Laybourn-Parry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixotrophic+cryptophytes+and+their+predators+in+the+Dry+Valley+lakes+of+Antarctica.">Mixotrophic cryptophytes and their predators in the Dry Valley lakes of Antarctica.</a> Freshwat. Biol. 41, 737-746 (1999).</li><li>Roberts, E. C., Priscu, J. C., Laybourn-Parry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microplankton+dynamics+in+a+perennially+ice-covered+Antarctic+lake-Lake+Hoare.">Microplankton dynamics in a perennially ice-covered Antarctic lake-Lake Hoare.</a> Freshwat Biol. 27, 238-249 (2004).</li><li>Bell, E. M., Laybourn-Parry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixotrophy+in+the+Antarctic+phytoflagellate+Pyramimonas+gelidicola.">Mixotrophy in the Antarctic phytoflagellate Pyramimonas gelidicola.</a> J. Phycol. 39, 644-649 (2003).</li><li>De Wever, A., Leliaert, F., Verleyen, E., Vanormelingen, P., Van der Gucht, K., Hodgson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hidden+levels+of+phylodiversity+in+Antarctic+green+algae:+further+evidence+for+the+existence+of+glacial+refugia.">Hidden levels of phylodiversity in Antarctic green algae: further evidence for the existence of glacial refugia.</a> Proc. Biol. Sci. , 276-3591 (2009).</li><li>Laybourn-Parry, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survival+mechanisms+in+Antarctic+lakes.">Survival mechanisms in Antarctic lakes.</a> Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 357, 863-869 (2002).</li><li>Lizotte, M. P., Priscu, J. C., Priscu, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distribution,+succession+and+fate+of+phytoplankton+in+the+dry+valley+lakes+of+Antarctica,+based+on+pigment+analysis.">Distribution, succession and fate of phytoplankton in the dry valley lakes of Antarctica, based on pigment analysis.</a> Ecosystem Dynamics in a Polar Desert: The McMurdo Dry Valleys. , 229-240 (1998).</li><li>Ellis, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Most+abundance+protein+in+the+world.">Most abundance protein in the world.</a> Tren. Biochem. Sci. 4, 241-244 (1979).</li><li>Tortell, P. D., Martin, C. L., Corkum, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inorganic+carbon+uptake+and+intracellular+assimilation+by+subarctic+Pacific+phytoplankton+assemblages.">Inorganic carbon uptake and intracellular assimilation by subarctic Pacific phytoplankton assemblages.</a> Limnol. Oceanogr. 51, 2102-2110 (2006).</li><li>Jeffrey, S. W., Humphrey, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+spectrophotometric+equations+for+determining+chlorophyll+a,+b,+c1,+c2+in+higher+plants,+algae+and+natural+phytoplankton.">New spectrophotometric equations for determining chlorophyll a, b, c1, c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton.</a> Biochem. Physiol. Pflanz. 167, 191-194 (1975).</li><li>Morgan, R. M., Ivanov, A. G., Priscu, J. C., Maxwell, D. P., H&#252;ner, N. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+composition+of+the+photochemical+apparatus+of+the+Antarctic+green+alga,+Chlamydomonas+subcaudata.">Structure and composition of the photochemical apparatus of the Antarctic green alga, Chlamydomonas subcaudata.</a> Photosyn. Res. 56, 303-314 (1998).</li><li>Guillard, R. R. L., Smith, W. L., Chanley, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culture+of+phytoplankton+for+feeding+marine+invertebrates.">Culture of phytoplankton for feeding marine invertebrates.</a> Culture of Marine Invertebrate Animals. , 29-60 (1975).</li><li>Johnson, M. D., Tengs, T., Oldach, D., Stoecker, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sequestration,+performance,+and+functional+control+of+cryptophyte+plastids+in+the+ciliate+Myrionecta+rubra+(Ciliophora.">Sequestration, performance, and functional control of cryptophyte plastids in the ciliate Myrionecta rubra (Ciliophora.</a> J. Phycol. 42, 1235-1246 (2006).</li><li>Rippka, R., Deruelles, J., Waterbury, J., Herdman, M., Stanier, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generic+assignments,+strain+histories+and+properties+of+pure+cultures+of+cyanobacteria.">Generic assignments, strain histories and properties of pure cultures of cyanobacteria.</a> J. Gen. Microbiol. 111, 1-61 (1979).</li><li>Not, F., del Campo, J., Balague, V., De Vargas, C., Massana, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+insights+into+the+diversity+of+marine+picoeukaryotes.">New insights into the diversity of marine picoeukaryotes.</a> PLoS ONE. 4, e7143 (2009).</li><li>Sherr, B. F., Sherr, E. B., Caron, D. A., Vaulot, D., Worden, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oceanic+Protists.">Oceanic Protists.</a> Oceanography. 20, 130-135 (2007).</li><li>Finlay, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protist+taxonomy:+an+ecological+perspective.">Protist taxonomy: an ecological perspective.</a> Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 359, 599-610 (2004).</li><li>Foissner, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protist+diversity:+estimates+of+the+near-imponderable.">Protist diversity: estimates of the near-imponderable.</a> Protist. 150, 363-368 (1999).</li><li>Gast, R. J., Moran, D. M., Dennett, M. R., Caron, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kleptoplasty+in+an+Antarctic+dinoflagellate:+caught+in+evolutionary+transition.">Kleptoplasty in an Antarctic dinoflagellate: caught in evolutionary transition.</a> Environmental Microbiology. 9, 39-45 (2007).</li><li>Gast, R. J., Moran, M. A., Beaudoin, D. J., Blythe, J. N., Dennett, M. R., Caron, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+abundance+of+a+novel+dinoflagellate+phylotype+in+the+Ross+Sea.">High abundance of a novel dinoflagellate phylotype in the Ross Sea.</a> Antarctica. J. Phycol. 42, 233-242 (2006).</li><li>Moran, D. M., Anderson, O. R., Dennett, M. R., Caron, D. A., Gast, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Description+of+Seven+Antarctic+Marine+Gymnamoebae+Including+a+New+Subspecies,+Two+New+Species+and+a+New+Genus:+Neoparamoeba+aestuarina+antarctica+n.+subsp.,+Platyamoeba+oblongata+n.+sp.,+Platyamoeba+contorta+n.+sp.+and+Vermistella+antarctica+n.+gen.+n.+sp.">A Description of Seven Antarctic Marine Gymnamoebae Including a New Subspecies, Two New Species and a New Genus: Neoparamoeba aestuarina antarctica n. subsp., Platyamoeba oblongata n. sp., Platyamoeba contorta n. sp. and Vermistella antarctica n. gen. n. sp.</a> Journal of Eukaryotic Microbiology. 54, 169-183 (2007).</li><li>Rose, J. M., Vora, N. M., Countway, P. D., Gast, R. J., Caron, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+temperature+on+growth+rate+and+gross+growth+efficiency+of+an+Antarctic+bacterivorous+protist.">Effects of temperature on growth rate and gross growth efficiency of an Antarctic bacterivorous protist.</a> The ISME journal. 3, 252-260 (2009).</li></ol>

Les études moléculaires récentes ont rapporté une grande diversité de eucaryotes unicellulaires à travers une gamme d&#39;environnements 3, 19, 20; toutefois, en raison d&#39;un manque d&#39;isolats dans toute la gamme des habitats protistes les rôles fonctionnels de ces espèces individuelles dans les réseaux trophiques sont en grande partie inconnue. Dans cette étude, nous avons décrit des méthodes pour enrichir des espèces microbiennes eucaryotes présentant polyvalence métabolique à partir d...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> BBM </td><td> Sigma </td><td> B5282 </td><td></td></tr><tr><td> BG11 </td><td> Sigma </td><td> C3061 </td><td></td></tr><tr><td> F / 2 </td><td> Sigma </td><td> G9903 </td><td></td></tr><tr><td> GF / F filtre, 25 mm </td><td> Fisher Scientific </td><td> 09-874-64 </td><td></td></tr><tr><td> GF / F filtre, 47 mm </td><td> Fisher Scientific </td><td> 09-874-71 </td><td></td></tr><tr><td> Polyéthersulfone filtre, 0,45 pores um, 47 mm </td><td> Pall Life Sciences </td><td> 61854 </td><td></td></tr><tr><td> Stérile flacon de culture cellulaire, 25 cm 2 </td><td> Corning </td><td> 430639 </td><td></td></tr><tr><td> Diurnachambre de croissance l </td><td> VWR </td><td> 35960-076 </td><td></td></tr><tr><td> Zircon / billes de silice, 0,1 mm diamètre maximal </td><td> Produits Biospec </td><td> 11079101z </td><td></td></tr><tr><td> Mini-Bead batteur </td><td> Produits Biospec </td><td> 3110BX </td><td></td></tr><tr><td> Microtube à bouchon à vis (1,5 pi) </td><td> USA Scientific </td><td> 1415-8700 </td><td></td></tr><tr><td> NaH 14 CO 3 </td><td> Vitrax </td><td> VC 194 </td><td> Gardez en aliquots de 400 ul à -20 ° C </td></tr><tr><td> RuBP </td><td> Sigma </td><td> R0878-100mg </td><td> Dissoudre dans 10 mM de Tris-propionique l&#39;acide (pH 6,5) </td></tr></tbody></table>

establishment of microbial eukaryotic enrichment cultures from a chemically stratified antarctic lake and assessment of carbon fixation potential

Du lac Bonney est l&#39;un des nombreux permanence couvertes de glace des lacs situés dans les vallées sèches de McMurdo, en Antarctique. La couverture de glace pérenne maintient une colonne d&#39;eau chimiquement stratifié et à la différence des organes intérieurs autres cours d&#39;eau, empêche dans une large entrée externe de carbone et des nutriments provenant de flux. Biote sont exposés à de nombreux stress environnementaux, y compris l&#39;année carence en éléments nutritifs graves, les basses températures, de l&#39;ombre extrême, hypersalinité, et 24 heures l&#39;obscurité pendant l&#39;hiver 1. Ces conditions environnementales extrêmes limiter le biote du lac Bonney presque exclusivement aux micro-organismes 2. Eucaryotes microbiens unicellulaires (protistes appelé &quot;&quot;) sont des acteurs importants dans le cycle biogéochimique global 3 et jouer un rôle écologique important dans le cycle du carbone dans les lacs des vallées sèches, occupant les deux rôles primaires et tertiaires dans la chaîne alimentaire aquatique. Dans les vallées sèches aquatiques alimentaires web, protistes que je fixede carbone norganic (autotrophie) sont les principaux producteurs de carbone organique pour les organismes organotrophes 4, 2. Phagotrophic ou protistes hétérotrophes capables d&#39;ingérer les bactéries et les petits protistes agir comme les grands prédateurs dans la bande 5 aliments. Enfin, une proportion inconnue de la population protiste est capable de métabolisme mixotrophe combiné 6, 7. Mixotrophie dans protistes implique la capacité de combiner la capacité photosynthétique à l&#39;ingestion de micro-organismes phagotrophic proies. Cette forme de mixotrophie diffère du métabolisme mixotrophe en espèces bactériennes, ce qui implique généralement des molécules d&#39;absorption du carbone dissous. Il ya actuellement très peu de protistes isolats de permanence de la glace-capped lacs polaires, et les études de la diversité des protistes et de l&#39;écologie dans cet environnement extrême ont été limitées 8, 4, 9, 10, 5. Une meilleure compréhension de la polyvalence métabolique protiste dans le web vallée simples aliments secs lac contribuera à l&#39;élaboration de modèles pour la role des protistes dans le cycle global du carbone. Nous avons utilisé une approche de la culture d&#39;enrichissement d&#39;isoler protistes phototrophes et potentiellement mixotrophe du lac Bonney. Profondeur d&#39;échantillonnage dans la colonne d&#39;eau ont été choisis en fonction de l&#39;emplacement de la production primaire des maxima et des protistes la diversité phylogénétique 4, 11, ainsi que la variabilité dans les grands facteurs abiotiques qui affectent les modes trophiques protistes: profondeurs d&#39;échantillonnage peu profonds sont limitées pour les principaux éléments nutritifs, alors que la profondeur d&#39;échantillonnage plus profondes sont limitées par la disponibilité en lumière. En outre, des échantillons d&#39;eau des lacs ont été complétées par plusieurs types de milieux de croissance pour favoriser la croissance d&#39;une variété d&#39;organismes phototrophes. RubisCO catalyse l&#39;étape cinétiquement limitante dans le Bassham Calvin Benson (CBB) du cycle, la principale voie par laquelle les organismes autotrophes fixent le carbone inorganique et de fournir de carbone organique pour les niveaux trophiques supérieurs des réseaux trophiques aquatiques et terrestres 12. Dans cette étude, we appliqué un test de radio-isotopes pour la modification de 13 échantillons filtrés pour surveiller l&#39;activité maximale carboxylase comme un proxy pour le potentiel de fixation du carbone et la polyvalence métabolique dans les cultures du lac Bonney les enrichissement.

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Establishment of Microbial Eukaryotic Enrichment Cultures from a Chemically Stratified Antarctic Lake and Assessment of Carbon Fixation Potential

Eucaryotes microbiens sont à la fois une source de carbone photosynthétique dérivé et principales espèces prédatrices en permanence lacs antarctiques couvertes de glace. Ce rapport décrit une approche de la culture d&#39;enrichissement d&#39;isoler métaboliquement eucaryotes microbiens polyvalents du lac de l&#39;Antarctique, le lac Bonney, et évalue le potentiel de fixation du carbone inorganique en utilisant un dosage radio-isotope pour ribulose-1 ,5-oxygénase bisphophate carboxylase (RubisCO) l&#39;activité.

Mise en place de cultures microbiennes eucaryotes à partir d&#39;un enrichissement chimique stratifié lac Antarctique et de l&#39;évaluation du potentiel de fixation du carbone

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