Введение
Глава 1 Секвенирование следующего поколения и современные методы определения видоспецифичных биогеохимических функций бактериопланктона 11
1.1 Секвенирование следующего поколения 11
1.2 Методы определения видоспецифичных биогеохимических функций бакте-риопланктона 13
1.2.1 Анализ функциональных генов, транскриптов и белков 13
1.2.1.1 Методы «-омика» 13
1.2.1.1.1 Метагеномика 14
1.2.1.1.2 Метатранскриптомика 16
1.2.1.1.3 Метапротеомика 17
1.2.1.1.4 Метаболомика 18
1.2.1.2 Амплификация геномов единичных клеток 19
1.2.2 Методы с добавками питательных веществ 19
1.2.2.1 Мечение стабильными изотопами 21
1.2.2.1.1 Анализ липидов 21
1.2.2.1.2 Анализ ДНК 22
1.2.2.1.3 Анализ РНК
1.2.2.2 Применение бромдезоксиуридина и йоднитротетразолия фиолетового для определения биогеохимических функций бактериопланктона 25
1.2.2.3 Методы, основанные на флуоресцентной гибридизации in situ
1.2.2.3.1 Комбинация микроавторадиографии с флуоресцентной гибридизацией in situ 28
1.2.2.3.2 Комбинация спектроскопии комбинационного рассеяния света, изотопных меток и флуоресцентной гибридизации in situ 29
1.2.2.3.3 Мультиизотопная визуализирующая масс-спектрометрия
1.2.2.3.4 Комбинация бета-микроимиджинга с флуоресцентной гибриди зацией in situ 32
1.2.2.4 Изотопные чипы 33
1.2.2.5 Метод фингерпринтов («отпечатков пальцев») 34
1.3 Сравнение методов и выбор наиболее оптимального пути для решения по
ставленных задач 36
Глава 2 Материал и методы исследований 39
2.1 Река Енисей 39
2.2 Водохранилище Бугач 42
2.3 Методы исследования
2.3.1 Отбор проб бактериопланктона Енисея 42
2.3.2 Постановка экспериментов в МЭС 44
2.3.3 Отбор проб в ходе экспериментов 46
2.3.4 Выделение геномной ДНК
2.3.4.1 Бактериопланктон Енисея 47
2.3.4.2 Бактериопланктон МЭС 47
2.3.5 Амплификация фрагмента гена 16S рРНК 48
2.3.5.1 Бактериопланктон Енисея 48
2.3.5.2 Бактериопланктон МЭС
2.3.6 Получение библиотеки ампликонов участка гена 16S рРНК 50
2.3.7 Определение нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК бакте-риоплактона Енисея методом секвенирования следующего поколения (NGS) 50
2.3.8 Биоинформатический анализ данных NGS 51
2.3.9 Определение численности бактериопланктона
2.3.10 Анализ изменений в составе бактериопланктона в МЭС методом денатурирующего градиентного гель-электрофореза 53
2.3.11 Клонирование генов 16S рРНК бактериоплактона из экспериментов в МЭС 54
2.3.11.1 I эксперимент 54 2.3.11.2 IV эксперимент 55
2.3.12 Определение нуклеотидных последовательностей генов 16S рРНК бак териоплактона из экспериментов в МЭС 56
2.3.12.1 I эксперимент 56
2.3.12.2 IV эксперимент 57
2.3.13 Филогенетический анализ 57
Глава 3 Биоразнообразие и численность бактериопланктона р. Енисей 58
3.1 Численность 58
3.2 Альфа-разнообразие 58
3.3 Бета-разнообразие 64
3.4 Сравнение с другими реками 71
Резюме 72
Глава 4 Экспериментальное изучение потребления аминокислот бактериопланк тоном эвтрофного водохранилища 74
4.1 Июль 2004 (I эксперимент) 74
4.2 Август 2005 (II эксперимент) 83
4.3 Май 2006 (III эксперимент) 84
4.4 Август 2009 (IV эксперимент) 86
4.5 Май 2013 (V эксперимент) 93
Обсуждение 93
Резюме 96
Заключение 97
Выводы 100
Список литературы 1
