Palandöken dağı kriyokonit oluşumlarındaki mikrobiyal biyoçeşitliliğin kültüre bağımlı ve kültürden bağımsız (metagenomik) yöntemlerle araştırılması

Abstract

Amaç: Soğuk ekosistemler Dünya'nın oldukça büyük bir kısmını kaplamakta, mikrobiyal biyoçeşitlilik ve biyoteknoloji araştırmalarına barındırdıkları soğuğa adapte mikroorganizmalar ile eşsiz kaynaklar sunmaktadır. Bu çerçevede hazırlanan tez çalışmasında Palandöken Dağı'ndaki kriyokonit habitatlarından alınan örneklerin mikrobiyal biyoçeşitliliğinin yeni nesil sekanslama temelli metagenomik yaklaşımlar kullanılarak kültürden bağımsız olarak araştırılması ve kültüre bağımlı yöntemler ile biyoteknolojik öneme sahip psikrofil mikroorganizmaların ulusal bir kültür koleksiyonunun hazırlanması amaçlanmıştır.Yöntem: Tez kapsamında yapılan arazi çalışmaları ile Palandöken Dağı'nda gözlenen 8 kriyokonit oluşumundan örneklemeler yapılmış ve bu numunelerin mikrobiyal biyoçeşitlilikleri 16S ve 28S NGS temelli metagenomik yaklaşımlarla aydınlatılmıştır. Ayrıca eş zamanlı gerçekleştirilen kültüre bağımlı araştırmalarla soğuk aktif proteaz, lipaz, amilaz, ksilanaz ve selülaz üreten mikroorganizmaların kültür koleksiyonu oluşturulmuştur.Bulgular: Metagenom bulguları kriyokonit örneklerinde prokaryotik mikrobiyal biyoçeşitliliğin Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Verrucomicrobia, Candidatus Saccharibacteria, Chloroflexi, Planctomycetes, Acidobacteria, Gemmatimonadetes şubeleri tarafından domine edildiğini, ökaryotik mikrobiyal biyoçeşitliliğin ise Ascomycota ve Basidiomycota tarafından domine edildiğini göstermiştir. Ayrıca kültüre bağımlı çalışmalar ile Vishniacozyma, Dioszegia, Rhodosporidiobolus, Aspergillus, Yarrowia, Flavobacterium, Pseudomonas, Bacillus, Fusarium ve Polaromonas cinslerine ait soğuk aktif enzim üretici izolatların kültür koleksiyonu oluşturulmuştur.Sonuç: Çalışmamız kapsamında Palandöken Dağı'ndaki kriyokonit oluşumlarının biyoçeşitlilikleri ilk kez metagenomik yaklaşımlarla araştırılmıştır. Ayrıca bu oluşumlardan ticari öneme sahip mikrobiyal izolatların kültür koleksiyonları ilk kez oluşturulmuştur.Anahtar Kelimeler: Palandöken Dağı, Kriyokonit, Psikrofil, Metagenomik

Purpose: Cold ecosystems cover a highly large portion of the Earth and offers unique resources for microbial biodiversity and biotechnology research with their cold adapted microorganisms. In this context, it is aimed to investigate the microbial biodiversity of the samples taken from the cryoconite habitats on the Palandöken Mountain, using a NGS-based metagenomic approaches and to prepare a national culture collection of psychrophilic microorganisms with biotechnological importance by using culture-dependent methods.Method: Within the scope of the thesis, samples were taken from 8 cryoconite formations observed in Palandöken Mountain, and the microbial biodiversity of these samples was elucidated with 16S and 28S NGS-based metagenomic approaches. In addition, a culture collection of microorganisms that produce cold active protease, lipase, amylase, xylanase and cellulase was prepared with the culture-dependent studies.Findings: Metagenome results showed that prokaryotic microbial biodiversity is dominated by Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Verrucomicrobia, Candidatus Saccharibacteria, Chloroflexi, Planctomycetes, Acidobacteria, Gemmatimonadetes branches, while eukaryotic microbial biodiversity was dominated by Ascomycota and Basidiomycota in the cryoconite samples. In addition, a culture collection of cold active enzyme producer isolates belonging to Vishniacozyma, Dioszegia, Rhodosporidiobolus, Aspergillus, Yarrowia, Flavobacterium, Pseudomonas, Bacillus, Fusarium and Polaromonas genera was prepared.Results: Within the scope of our study, the biodiversity of cryoconite formations in Palandöken Mountain was investigated for the first time with metagenomic approaches. In addition, culture collections of commercially important microbial isolates from these formations were prepared for the first time.Keywords: Palandöken Mountain, Cryconite, Pschrophile, Metagenomic