Том 31, номер 03, статья № 15

Аннотация:

Оптические характеристики воды стратифицированных водоемов Белого моря представляют особый интерес в связи с наблюдением тонких цветных слоев в области хемоклина, появляющихся в результате массового развития аноксигенных фототрофных бактерий. Если оптические свойства хлорофилла широко используются в дистанционном зондировании, то спектральные характеристики бактериохлорофиллов (Бхл) пока мало изучены для природных микробных сообществ. В работе проведено спектральное исследование зеленых серобактерий четырех водоемов Кандалакшского залива Белого моря. Для проб воды, отобранных в марте 2017 г. с различной глубины, измерены спектры поглощения и флуоресценции, проведено их сравнение со спектрами монокультур, выделенных из тех же водоемов ранее. Показано, что флуоресценция Бхл в клетках зеленых серобактерий имеет две перекрывающиеся полосы испускания: в области 740–770 нм (Бхл d и e) и при 815 нм (Бхл a). Длина волны максимума первой полосы зависит от соотношения концентраций зеленоокрашенных и коричневоокрашенных форм бактерий, содержащих разные типы Бхл. Предложен метод разделения вкладов двух типов бактерий, заключающийся в разложении спектра флуоресценции Бхл на три полосы, параметры которых определены из спектров монокультур. Произведена оценка содержания Бхл в воде на различной глубине и определено процентное соотношение разных типов фототрофных бактерий.

Ключевые слова:

аноксигенные фототрофные бактерии, зеленые серобактерии, флуоресценция, поглощение, бактериохлорофилл, Белое море

Список литературы:

1. Oostergetel G., van Amerongen H., Boekema E. The chlorosome: А prototype for efficient light harvesting in photosynthesis // Photosynth. Res. 2010. V. 104, N 2–3. P. 245–255.
2. Ecology of Meromictic Lakes (Ecological Studies) / R. Gulati, E. Zadereev, A. Degermendzhi (eds.). Switzerland: Springer, 2017. 405 p.
3. Краснова Е.Д., Пантюлин А.Н. Кисло-сладкие озера, полные чудес // Природа. 2013. № 2. С. 39–48.
4. Краснова Е.Д., Воронов Д.А., Демиденко Н.А., Кокрятская Н.М., Пантюлин А.Н., Рогатых Т.А., Самсонов Т.Е., Фролова Н.Л. Исследования отделяющихся водоемов на побережье Белого моря. Комплексные исследования Бабьего моря, полуизолированной беломорской лагуны: геология, гидрология, биота – изменения на фоне трансгрессии берегов // Тр. Беломорской биостанции МГУ. М.: Т-во науч. изд. КМК, 2016. Т. 12. P. 211–241.
5. Лунина О.Н., Саввичев А.С., Кузнецов Б.Б., Пименов Н.В., Горленко В.М. Аноксигенные фототрофные бактерии стратифицированного озера Кисло-Сладкое (Кандалакшский залив Белого моря) // Микробиология. 2014. Т. 83, № 1. С. 90–108.
6. Krasnova E.D., Voronov D.A. Frolova N., Pantyulin A., Samsonov T. Salt lakes separated from the White Sea // EARSeL eProceedings. 2015. V. 14. P. 8–22.
7. Система Белого моря. Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера / под ред. А.П. Лисицына.  М.: Научный мир, 2012. Т. 2. С. 433–579.
8. Романенко Ф.А., Шилова О.С. Послеледниковое поднятие Карельского берега Белого моря по данным радиоуглеродного и диатомового анализов озерно-болотных отложений полуострова Киндо // Докл. АН. 2012. Т. 442, № 4. С. 544–548.
9. Kharcheva A.V., Meschankin A.V., Lyalin I.I., Krasnova E.D., Voronov D.A., Patsaeva S.V. The study of coastal meromictic water basins in the Kandalaksha Gulf of the White Sea by spectral and physicochemical methods // Proc. SPIE. 2014. V. 9031. P. 90310T-1–90310T-6.
10. Kharcheva A.V., Krasnova E.D., Voronov D.A., Patsaeva S.V. Spectroscopic study of the microbial community in chemocline zones of relic meromictic lakes separating from the White Sea // Proc. SPIE. 2015. V. 9448. P. 94480I-1–94480I-11
11. Krasnova E., Kharcheva A., Milyutina I., Voronov D., Patsaeva S. Study of microbial communities in redox zone of meromictic lakes isolated from the White Sea using spectral and molecular methods // J. Mar. Biol. Assoc. U. K. 2015. V. 95, N 8. P. 1579–1590.
12. Kharcheva A.V., Krasnova E.D., Gorlenko V.M., Lu-nina O.N., Savvichev A.S., Voronov D.A., Zhilt-sova A.A., Patsaeva S.V. Depth profiles of spectral and hydrological characteristics of water and their relation to abundances of green sulfur bacteria in the stratified lakes of the White Sea // Proc. SPIE. 2016. V. 9917. P. 99170Q–1–99170Q–16.
13. Mishanin V.I., Trubitsin B.V., Patsaeva S.V., Ptushenko V.V., Solovchenko A.E., Tikhonov A.N. Acclimation of shade-tolerant and light-resistant tradescantia species to growth light: Chlorophyll a fluorescence, electron transport, and xanthophyll content // Photosynth. Res. 2017. V. 133, N 1–3. P. 87–102.
14. Terekhova V.A., Gladkova M.M. Engineered nanomaterials in soil: Problems in assessing their effect on living organisms // Eurasian Soil Sci. 2013. V. 46, N 12. P. 1203–1210.
15. Pelevin V., Zlinszky A., Khimchenko E., Toth V. Ground truth data on chlorophyll-a, chromophoric dissolved organic matter and suspended sediment concentrations in the upper water layer as obtained by LIF lidar at high spatial resolution // Int. J. Remote Sens. 2017. V. 38, N 7. P. 1967–1982.
16. Суторихин И.А., Букатый В.И., Акулова О.Б. Сезонные изменения спектральной прозрачности и концентрации хлорофилла а в разнотипных озерах // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 9. С. 801–806.
17. Orf G.S., Blankenship R.E. Chlorosome antenna complexes from green photosynthetic bacteria // Photosynth. Res. 2013. V. 16. P. 315–331.
18. Olson J.M. Chlorophyll Organization and Function in Green Photosynthetic Bacteria // Photochem. Photobiol. 1998. V. 67, N 1. P. 61–75.
19. Feiler U., Hauska G. The reaction center from Green Sulfur Bacteria // Anoxygenic Photosynthetic Bacteria / R.E. Blankenship, M.T. Madigan, C.E. Bauer (eds.). 1995. P. 665–685.
20. Yakovlev A., Novoderezhkin V., Taisova A., Shuva-lov V., Fetisova Z. Orientation of B798 BChl a Q y transition dipoles in Chloroflexus aurantiacus chlorosomes: Polarized transient absorption spectroscopy studies // Photosynth. Res. 2015. V. 125, N 1–2. P. 31–42.
21. Overmann J., Tilzer M.M. Control of primary productivity and the significance of photosynthetic bacteria in a meromictic kettle lake Mittlerer Buchensee, West-Germany // Aquat. Sci. 1989. V. 51. P. 261–278.
22. Nusch E.A. Comparison of different methods for chlorophyll and phaeopigment determination // Arch. Hydrobiol.  Beith.  Ergebn.  Limnol.  1980.  V. 14.  P. 14–36.
23. Фотосинтезирующие микроорганизмы / отв. ред. В.Ф. Гальченко // Тр. ин-та микробиологии им. С.Н. Виноградского. М.: МАКС Пресс, 2010. Вып. 15. С. 133–175.
24. Kharcheva A.V., Zhiltsova A.A., Lunina O.N., Savvichev A.S., Patsaeva S.V. Quantification of two forms of green sulfur bacteria in their natural habitat using bacteriochlorophyll fluorescence spectra // Proc. SPIE. 2016. V. 9917. P. 99170P–1–99170P–8.
25. Харчева А.В., Жильцова А.А., Лунина О.Н., Краснова Е.Д., Воронов Д.А., Савичев А.С., Пацаева С.В. Флуоресценция бактериохлорофиллов зеленых серных бактерий в анаэробной зоне двух природных водоемов // Вестн. МГУ. Физика, астрономия. 2018. (в печати).