Bactérias rotuladas fluorescently como um Tracer para revelar novas vias de fluxo de carbono orgânico em ecossistemas aquáticos

Os procariontes heterotróficos são um componente biológico fundamental nos sistemas aquáticos e respondem por uma fração significativa da biomassa plâncton^1,2,3. Fatores que controlam sua abundância, diversidade e atividade são cruciais para a compreensão de seu papel no ciclismo biogeoquímico (ou seja, o destino de carbono orgânico e outros nutrientes e fluxo de energia de procariontes a níveis tróficos mais elevados). O pastoreio de protozoan é um desses fatores importantes. Bacterivory de nanoflagelados e ciliados heterotróficas impõe um controle top-down forte sobre a abundância procarióticas, a função da Comunidade, a estrutura, a diversidade, e mesmo a morfologia celular e a taxa de crescimento de grupos bacterianos particulares^{4, 5,6}. Em alguns sistemas, os protistas servem como a principal causa de mortalidade bacteriana^6,7.

A aproximação padrão usada para avaliar o bacterivory do protozoário, que tem sido usada por algum tempo agora, envolve o uso de bactérias cDNAs etiquetadas (FLB) como análogos da rapina e microscopia do epifluorescência. As taxas de captação específicas de células podem ser determinadas quantificando o número de partículas de presas rotuladas em vacúolos de alimentos protistan ao longo de um curso de tempo selecionado⁸. Existem várias vantagens para esta abordagem. O Tracer é adicionado às amostras naturais com as assemblages naturais do predador e da rapina. Há uma manipulação mínima da amostra antes da incubação, alteração mínima da amostra pelo traçador FLB adicionado, e os tempos de incubação são curtos para garantir resultados sonoros obtidos em condições próximas a in situ. Alternativamente, em ambientes com baixo número de protistas bacterivorosos ou zooplâncton (por exemplo, sistemas marinhos offshore), as taxas de desaparecimento de FLB adicionadas a amostras em baixas quantidades (2%-3% traçador) podem ser detectadas via citometria de fluxo em longo prazo (12-24 h) experimentos de incubação. Em seguida, os números de FLB nos pontos inicial e final (integrando o impacto de todos os bacterivores) são quantificados por citometria de fluxo (para detalhes, ver publicação anterior⁹). No entanto, tal parâmetro representa apenas as taxas totais de bactérias agregadas que não podem ser diretamente atribuídas a qualquer grupo ou espécie de Grazer protistan e zooplâncton.

Em geral, a quantificação da espécie protistan-ou taxas de mortalidade bacteriana específicas do morphotype no ambiente aquático com precisão e com significado ecológico pode ser desafiador. Alguns protistas são pastosos seletivos, e o tamanho e a forma celular do traçador de FLB adicionado podem distorcer as taxas naturais de ingestão de presas^10,11. Além disso, a atividade e o metabolismo do protistan são altamente temperatura-sensível¹²; Conseqüentemente, a quantidade de Tracer adicionado de FLB precisa de ser manipulada com cuidado para cada tipo individual da amostra (não somente baseado na abundância, no tamanho, e na morfologia naturais de bactérias e em tipos prevalecentes de bacterivores, mas igualmente na temperatura). A maioria dos estudos centra-se na atividade de pastoreio protistan granel; no entanto, o bactermarfim de espécies específicas protistan muitas vezes detém um valor de informação muito maior e pode ser preferível. Neste caso, é necessário o conhecimento taxonômico das espécies de protistas presentes em uma amostra e compreensão de seu comportamento. Portanto, quantidades consideráveis de tempo e trabalho são necessárias para obter resultados sonoros sobre as taxas específicas de bactérias de bacterivoria atribuíveis a um determinado grupo ou espécie protistan.

Apesar destas dificuldades, esta aproximação permanece a ferramenta a mais apropriada atualmente disponível para avaliar o bacterivoria do protistan em ajustes naturais. Aqui apresentamos um método abrangente e fácil de seguir para o uso de FLB como traçador em estudos de ecologia microbiana aquática. Todos os aspectos problemáticos mencionados da abordagem são contabilizados e um fluxo de trabalho melhorado é descrito, com dois experimentos de ambientes contrastantes, bem como contrastantes espécies ciliadas como exemplos.

O primeiro estudo de caso foi conduzido em um ambiente epilimnetic do reservatório de água mesotrófico de římov na República Checa, que mostra o Grazer e as abundâncias bacterianas comparáveis à maioria de corpos de água doce de superfície (cf.^5,7). O segundo estudo de caso foi conduzido no ambiente altamente específico dentro das armadilhas da planta carnívoros aquática Utricularia reflexa, que hospeda números extremamente elevados de ambos os ciliados mixotróficas de pastoreio (utriculariae de Tetrahymena) e células bacterianas. Cálculos de taxas de pastejo específicas de células e estoques de pé bacteriano em ambos os tipos de amostra são mostrados. Uma escala de interpretações ecological dos resultados é discutida então, e os exemplos de estudos possíveis da continuação são sugeridos finalmente.