ДНК-метабаркодинг бентосных водорослей и ассоциированных с ними эукариот оз. Байкал в условиях быстрых экологических изменений

Впервые приводится оценка разнообразия фитобентосных сообществ на основе ДНК-метабаркодинга с использованием ампликонов фрагмента гена 18S рРНК и технологии Illumina MiSeq. Исследование проведено в связи с цветением нитчатых водорослей (преимущественно рода Spirogyra) и цианобактерий в прибрежной зоне озера Байкал в условиях изменения климата и антропогенного воздействия. С помощью ДНК-метабаркодинга определен видовой состав водорослей, а также таксономическое разнообразие ассоциированных с ними эукариот в разных районах Байкала (у острова Большой Ушканий, в заливе Лиственничный) и в р. Кая (в черте г. Иркутска), находящейся в одном водосборном бассейне с оз. Байкал. С помощью NGS (next generation sequencing) получено более 15 тыс. прочтений 18S рРНК маркера. Выявлены виды водорослей, доминирующие по количеству прочтений, а также трудно идентифицируемые таксоны Stramenopiles, Alveolata, Euglenozoa, Chromista, Rhizaria, Amoebozoa и др., играющие важную роль в функционировании и формировании структуры водорослевых сообществ. Охарактеризовано разнообразие грибов и грибоподобных организмов в изучаемых сообществах. Индекс Шеннона рассмотренных сообществ колеблется от 1.56 до 2.72. Показаны преимущества и слабые стороны использования ДНК-метабаркодинга на основе фрагмента гена 18S рРНК для изучения структуры сообществ водорослей. Метод позволяет более полно учесть разнообразие таксонов эукариот, трудно идентифицируемых по морфологии, без привлечения большого числа специалистов, что характеризует его преимущество. Недостатком метода являются искажения, возникающие при проведении ПЦР. Предложены пути решения для устранения этого недостатка. Результаты исследования показывают, что для анализа минорной компоненты сообщества эукариот в образцах (организмы с малой биомассой), состоящих из смеси многоклеточных и одноклеточных организмов, требуется глубина прочтения не менее чем 100000 последовательностей на пробу. В целом метод ДНК-метабаркодинга рекомендован для исследования структуры сообществ водорослей и ассоциированных с ними эукариот.