Улучшена идентификация и изучение видов водорослей

Вредоносное цветение водорослей создаёт проблемы для качества воды и управления рисками для здоровья людей, дикой природы и домашних животных по всему миру. Команда исследователей из Университета Оклахомы работает над улучшением управления цветением и токсинами Microcystis с помощью новой таксономии на основе геномов.

Профессор биологии Дэйв Хэмбрайт и его лаборатория экологии и лимнологии планктона совместно с профессором микробиологии Ли Крумхольцем сотрудничали в этом проекте с коллегами из Университета Северной Каролины, Университета Джеймса Мэдисона и Обернского университета. Результаты опубликованы в Science Advances.

Новая таксономия на основе геномов впервые позволит охарактеризовать экологические ниши Microcystis, включая потребности в питательных веществах и сезонность, и в конечном итоге — контролировать вредоносное цветение. Команда разработала генетические маркеры для идентификации видов Microcystis в водных системах. В работе исследователи выделили 16 уникальных генетически отличных видов, а вероятное их число — 30 и более. Эти виды не соответствуют текущим морфологически определённым видам.

Понимание экологии и эволюции Microcystis является основой для управления качеством воды, направленного на предотвращение вредоносного цветения. Традиционная таксономия Microcystis, основанная на морфологии, противоречит классификациям на основе последовательностей ДНК, которые указывают на один вид со сложной экологией.

Основываясь на работе аспирантки Кэтрин Кук (2020, Limnology & Oceanography), группа предположила, что Microcystis и её микробиом представляют собой коэволюционировавшее сообщество взаимодополняющих видов бактерий (интерактом), где каждый необходим для успеха других.

Целью было изучить генетический состав Microcystis по всему миру, используя 122 опубликованных полных генома, и предсказать потенциальные метаболические функции, которые могут обеспечиваться бактериями микробиома. Данная статья закладывает основу для этой цели в виде надежной таксономической классификации, включая эволюционные взаимосвязи.

Большую часть биоинформатических анализов в работе провёл постдок Хаюань Цай при содействии аспиранта Криса Маклиманса. Анализ данных также поддержала профессор-исследователь Джессика Бейер.