Tuz gölü sedimentlerindeki prokaryotik çeşitliliğin metagenomik, tek hücre genomiği ve kültür bağımlı yaklaşımlarla belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Tuz Gölü'ne ait sediment tabakada bulunan mikrobiyal toplulukların profili, 16S rDNA gen hedefli Illumina MiSeq yüksek-verimli dizileme, gen klonlama ve kültür çalışmaları ile ortaya konmuştur. Ayrıca bu ortamda bulunan mikroorganizmaların metabolik potansiyelleri ve çevresel rolleri, metagenomik, tek hücre genomiği analizleri ve kültür bağımlı EcoPlate çalışmaları ile değerlendirilmiştir.Klonlama ve MiSeq dizileme ile elde edilen verilerde Halobacteriales, Thermoplasmatales, `Methanonatronarchaeia`, Methanobacteriales, `Rhodothermales`, Bacteroidales, Halanaerobiales, Gemm-4 (Gemmatimonadetes), KB1 / OP1 (Acetothermia), Desulfobacterales, Desulfovibrionales ve Oceanospirillales grupları ile ilişkili filotiplerin yüksek oranda temsil edildiği saptanmıştır.Metagenomik analizler ile elde edilen 25 adet taslak genomun genel özellikleri ve metabolik potansiyelleri ortaya konmuştur. Bu genomlar, Halomonas (2), Halodesulfurarchaeum (1), Thiohalorhabdus (1), Rhodobacteraceae (1), Halanaerobiaceae (2), Lentimicrobiaceae (2), Chloroflexi (1), Candidatus Izimaplasma (1), Bacteria domaini (3), Ca. Marinimicrobia (2), Ca. Omnitrophica (1), Ca. Microgenomates (1), Aday bölüm MSBL-1 (3), Aday bölüm SA1 (1), Ca. Bathyarchaeota (1) ve Ca. Nanohaloarchaea (1) grupları ile filogenetik olarak ilişkilidir. Bu taslak genomlardan yaklaşık olarak yarısının, kültüre edilmiş temsilcisi bulunmayan gruplara ait olduğu görülmektedir.Bazı sediment örneklerinde Ca. Acetothermia filotipleri yüksek oranda (~%30) temsil edilmiştir. Tek hücre genomiği çalışmasında, hedef grup olarak belirlenen Ca. Acetothermia'ya ait 6 adet tek hücre genomunun analizi gerçekleştirilmiştir ve bu temsilcilerin genom özellikleri ve olası metabolik profili ortaya çıkarılmıştır.

In this study, the profile of the microbial community inhabiting sediment layer of Tuz Lake was revealed by the 16S rDNA gene-targeted Illumina MiSeq high-throughput sequencing, gene cloning and culture studies. Metabolic potentials and environmental roles of microorganisms in this environment have been demonstrated by metagenomics, single cell genomics analysis and culture dependent EcoPlate studies.In the data obtained by cloning and MiSeq sequencing, it was detected that the phylotypes related to Halobacteriales, Thermoplasmatales, `Methanonatronarchaeia`, Methanobacteriales, `Rhodothermales`, Bacteroidales, Halanaerobiales, Gemm-4 (Gemmatimonadetes), KB1 / OP1 (Acetothermia), Desulfobacterales, Desulfovibrionales and Oceanospirillales groups were highly represented.General characteristics and metabolic potentials of 25 draft genomes obtained by metagenomic analysis has been revealed. These genomes are phylogenetically related with Halomonas (2), Halodesulfurarchaeum (1), Thiohalorhabdus (1), Rhodobacteraceae (1), Halanaerobiaceae (2), Lentimicrobiaceae (2), Chloroflexi (1), Candidatus Izimaplasma (1), Bacteria domain (3), Ca. Marinimicrobia (2), Ca. Omnitrophica (1), Ca. Microgenomates (1), Candidate divsion MSBL-1 (3), Candidate division SA1 (1), Ca. Bathyarchaeota (1) and Ca. Nanohaloarchaea (1). Approximately half of these draft genomes appear to belong to groups without any cultured representatives. In some sediment samples, Ca. Acetothermia phylotypes were represented at a high rate (~ 30%). In the single cell genomics study, 6 single cell genomes of Ca. Acetothermia, which were determined as the target group, were analyzed and genome characteristics and possible metabolic profile of these representatives were revealed.