Исследователи ищут ранние индикаторы вредоносных цветений водорослей через изучение микробных взаимодействий

от

Вредоносные цветения водорослей неоднородны. Это справедливо даже для северо-запада Огайо, где учёные давно выяснили, что штамм цианобактерий, который обычно доминирует в цветениях в западном бассейне озера Эри, отличается от штамма, который преобладает более чем в 100 милях к югу в озере Сент-Мэрис.

Новое исследование под руководством Университета Толедо

Новое исследование под руководством Университета Толедо проливает свет на последние. Анализируя микробные взаимодействия, происходящие при развитии цветений, доминируемых планктотриксом, в озере площадью 13 500 акров в 2021 и 2022 годах, доктор Дэ-Ук Кан, доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга, и его коллеги определили перспективный биомаркер для раннего обнаружения цветений.

Их исследование [опубликовано](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0043135425005925) в рецензируемом журнале Water Research.

«Мы обнаружили отрицательную корреляцию между планктотриксом и фотосинтезирующей пурпурной несерной бактерией — родобактерией», — сказал Машук Сиддики, инженер-докторант, который руководил исследованием под руководством Канга. «Это означает, что когда уровни планктотрикса низкие, уровни родобактерий высокие, и наоборот».

«Родобактерия также демонстрирует отрицательную корреляцию с концентрацией цианотоксина (микроцистина) и обилием гена, продуцирующего токсин, mcyE. Эта тенденция наблюдалась в течение шести последовательных сезонов, что позволяет предположить, что мы могли бы тестировать уровни родобактерий для раннего выявления цветения, доминируемого планктотриксом», — добавил он.

Задача от Корпуса инженеров армии США

Доктор Ёнву Со, который возглавляет трёхлетний проект в качестве главного исследователя, изучает биологические методы очистки воды, основанные на природе, в сочетании с альгицидами. Профессор кафедры гражданского и экологического инжиниринга и химического машиностроения, доктор Томас Бриджман возглавляет усилия по мониторингу и прогнозированию вредоносных цветений водорослей в западном бассейне озера Эри.

Кан, в свою очередь, обладает опытом в области мультиомики и молекулярных методов при исследовании микробиомов вредоносных цветений водорослей в озере Сент-Мэрис, озере Эри и в региональном водоразделе.

Исследование микробных взаимодействий

Планктотрикс является частью микробиома вредоносных цветений водорослей даже в западном озере Эри, где зеленоватый поверхностный ил обычно свидетельствует о доминировании штамма цианобактерий, известного как микроцистис. Но Канга в его недавно опубликованном исследовании интересовали цветения, доминируемые планктотриксом, которые менее заметны на большей глубине.

Используя инструменты мультиомики для анализа образцов, собранных два раза в неделю из озера Сент-Мэрис с мая 2021 года по июль 2022 года, исследователи зафиксировали значительные сведения о микробных взаимодействиях, которые регулируют цветения, доминируемые планктотриксом. Динамика симбиотических и конкурентных сетей среди бактерий и грибов, связанных с азотным и углеродным циклом, может поддерживать продолжительность цветения и генерацию токсинов.

Исследователи также были заинтригованы, обнаружив, что цветение в этом сезоне началось с другого доминирующего штамма цианобактерий, называемого долихоспермумом, в 2021 году. В конце концов, его заменил планктотрикс.

Но наиболее значимым выводом стало выявление отрицательной корреляции между родобактерией и планктотриксом. Команда продолжает исследования, чтобы подтвердить биомаркер и лучше понять его взаимодействие с планктотриксом, с прицелом на разработку технологии быстрого обнаружения для оповещения о зарождающемся цветении.

«Вредоносные цветения водорослей учащаются по частоте и продолжительности во всём мире», — сказал Кан. «То, что мы находим в озере Сент-Мэрис, может помочь нам защитить водоразделы на северо-западе Огайо, а также может быть адаптировано во всём мире в регионах, где цветения планктотрикса угрожают водным ресурсам и здоровью экосистем, тем самым поддерживая усилия по обеспечению безопасных поставок питьевой воды».

Предоставлено [Университетом Толедо](https://phys.org/partners/university-of-toledo/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте

Оставьте комментарий