Naslov Ekologija mikrobne zajednice s naglaskom na aerobne anoksigene fototrofe u srednjem Jadranu
Naslov (engleski) Microbial community ecology with an emphasis on aerobic anoxygenic phototrophs in the central Adriatic sea
Autor Iva Stojan
Mentor Danijela Šantić (mentor)
Mentor Željka Trumbić (komentor)
Član povjerenstva Tomislav Radić (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Željana Fredotović (član povjerenstva)
Član povjerenstva Tomislav Rončević (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Splitu Prirodoslovno-matematički fakultet (Odjel za fiziku) Split
Datum i država obrane 2024-05-03, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana PRIRODNE ZNANOSTI Biologija
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 577 - Biokemija. Molekularna biologija. Biofizika
Sažetak U ovom su radu tijekom jednogodišnjeg istraživanja određeni sastav i dinamika mikrobne zajednice na prostorno-sezonalnoj skali područja srednjeg Jadrana s naglaskom na aerobne anoksigene fototrofe (AAF). Za određivanje strukture ukupne mikrobne zajednice na finijim taksonomskim razinama korištena je kombinacija metabarkodiranja 16S rRNA gena te kvantitativnog CARD-FISH pristupa. Metabarkodiranjem pufM gena i IC-FISH metodom određen je sastav zajednice AAF. Kako bi se otkrili obrasci unutar zajednica i protumačili u odnosu na najznačajnije okolišne čimbenike, provedeni su algoritmi umjetnih neuronskih mreža. Pripadnici klada SAR11 prevladavali su u raznolikim okolišnim uvjetima. Uočen je opći obrazac povećanja ukupne mikrobne raznolikosti na račun brojnosti u oligotrofnim uvjetima, posebice povećanjem saliniteta. Primijećena je značajna sezonalnost u prosječnim apsolutnim AAF brojnostima (maksimumi u proljeće: 2,136 ± 0,081 x \(10^{4}\), minimumi ljeti: 0,86 x \(10^{4}\) stanica \(mL^{-1}\)), IC-FISH grupama (klad Roseobacter prevalentan u jesen, razredi Alpha- i Gammaproteobacteria ljeti) i pufM podatcima (razlike u mjerama raznolikosti). Nisu uočene razlike u prostornom ni vertikalnom profilu. Zajednica je bila heterogenog sastava s najvećim prosječnim relativnim udjelom klada Roseobacter (37,66%), a slijedili su pripadnici Gammaproteobacteria (35,25%) i općih Alphaproteobacteria (31,15%). Otkrivena je prevalencija roda Luminiphilus na svim postajama, mjesecima i dubinama. Obrnuti odnos AAF brojnosti i mjera raznolikosti primijećen je ljeti, ali nije uočen za ostala godišnja doba. Visoka raznolikost zajednice bila je neovisna o temperaturi, salinitetu i trofičkom statusu. Dodatno je izvršena detaljna usporedba pet metoda izolacije DNA i izravnog PCR-a na uzorcima „mock“ i morske zajednice kao temeljnog koraka u metabarkodiranju. Nijedna metoda nije bila najbliža teoretski očekivanom sastavu „mock“ zajednice. Dokazano je da se standardni protokol temeljen na toksičnom fenolu može zamijeniti kraćim i sigurnijim alternativama temeljenima na taloženju izopropanolom i etanolom, dok su rezultati izravnog PCR-a pokazali prednosti smanjenog vremena rukovanja uzorcima.
Sažetak (engleski) In this thesis, composition and dynamics of the microbial community of the central Adriatic were determined during a one year study on a spatio-temporal scale, with an emphasis on aerobic anoxygenic phototrophs (AAPs). A combination of 16S rRNA metabarcoding and quantitative CARD-FISH approach was used to determine the structure of the total microbial community at finer taxonomic scale. The composition of the AAP community was estimated by pufM gene metabarcoding and IR-FISH method. In order to detect and interpret patterns within microbial communities in relation to the most significant environmental factors, artificial neural network algorithms were implemented. Members of SAR11 clade prevailed in diverse environmental conditions. A general pattern was recorded of total microbial diversity increase at the expense of abundance in oligotrophic conditions, especially with increased salinity. A significant seasonality was detected in average absolute AAP counts (maxima in spring: 2.136 ± 0.081 x \(10^{4}\) cells \(mL^{-1}\), minima in summer: 0.86 x \(10^{4}\) cells \(mL^{-1}\)), IR-FISH groups (Roseobacter clade predominant in autumn, classes Alpha- and Gammaproteobacteria in summer) and pufM dataset (differences in diversity measures). No differences were observed in the spatial nor vertical profiles. The community had a heterogeneous composition with the highest average relative proportion of the Roseobacter clade (37.66%), followed by members of Gammaproteobacteria (35.25%) and Alphaproteobacteria (31.15%). The prevalence of genus Luminiphilus was revealed at all stations, months and depths. An inverse relationship between AAP abundance and diversity was observed in summer, but not for other seasons. High AAP diversity was independent of temperature, salinity and trophic status of the environment. Additionally, a detailed comparison of five DNA isolation protocols and direct PCR was performed on mock and marine community samples as a fundamental step in metabarcoding. No method was closest to the theoretically expected mock community composition. It has been demonstrated that conventional and toxic phenol-based protocol can be replaced by its shorter and safer alternatives based on isopropanol and ethanol precipitation, while direct PCR results have shown advantages of reduced sample manipulation time.
Ključne riječi
aerobni anoksigeni fototrofi
algoritam neuronskih mreža
DNA izolacije
izravni PCR
mikrobna zajednica
metabarkodiranje
16S gen
pufM gen
raznolikost
srednji Jadran
Ključne riječi (engleski)
aerobic anoxygenic phototrophs
neural network algorithms
DNA isolation
direct PCR
microbial community
metabarcoding
16S gene
pufM gene
diversity
central Adriatic
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:166:886134
Projekt Šifra: UIP-2019-04-8401 Naziv: Ekologija aerobnih anoksigenih fototrofa u Jadranskom moru Naziv: Ecology of Aerobic Anoxygenic Phototrophs in the Adriatic Sea Kratica: ADRISAAF Voditelj: Danijela Šantić Pravna nadležnost: Hrvatska Financijer: Hrvatska zaklada za znanost
Studijski program Naziv: Biofizika Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: doktorski studij Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti u području prirodnih znanosti (dr. sc. natur.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg 154 str. ; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2024-05-29 10:42:33