ЛАБОРАТОРИЯ МОРСКОЙ МИКРОБИОТЫ

Научный руководитель: Орлова Татьяна Юрьевна, к.б.н., вед.н.с., возглавляет Лабораторию с января 2017 г. Морской биолог, ботаник. Область научных интересов - комплексное изучение биологического разнообразия микроводорослей дальневосточных морей России, включая продуцентов фикотоксинов.

По состоянию на март 2018 года численность составляет 17 человек.

Лаборатория морской микробиоты была организована в 2017 г., как самостоятельное подразделение, занимающееся изучением сообществ морских микроорганизмов, на базе Группы фитопланктона Лаборатории экологии шельфовых сообществ. Основателями данного направления в Институте биологии моря ДВО РАН являлись д.б.н. Коновалова Галина Владимировна и к.б.н Вышкварцев Дмитрий Иванович.

Коновалова Г.В., признанный специалист в области морского микропланктона и «цветения» воды в морях, автор более 120 научных работ, в том числе четырех книг. Более 40 лет Г.В. Коновалова занималась изучением видового состава, сезонной и годовой динамики микроводорослей дальневосточных морей России, оценке трофического потенциала и степени эвтрофикации вод, а также систематико-флористическими исследованиями морских пелагических жгутиковых водорослей, главным образом динофлагеллят.

Вышкварцев Д.И. - автор более 130 научных публикаций, заслуженный эколог РФ, занимался изучением особенностей биопродукционных процессов в Японском море.

Основные направления исследований:

• Исследование биоразнообразия микроводорослей дальневосточных морей РФ .
• Мониторинг вредоносных водорослей и биотоксичности морских акваторий дальневосточных морей.
• Изучение биологии, распределения и динамики массовых видов зоопланктона, формирующих основу кормовой базы промысловых объектов в дальневосточных морях.
• Исследование биоразнообразия морских мицелиальных грибов и гетероторофных организмов.
• Исследование морских микробиомов и взаимодействия их компонентов (микроводоросли и ассоциированные с ними грибы и бактерии) между собой.
• Поиск бактерий-продуцентов физиологически активных веществ. Анализ токсичности выделенных бактериальных изолятов на различных биологических моде.
• Культивирование морских микроводорослей и микроорганизмов.
• Сбор, паспортизация и хранение биообразцов с использованием международных стандартов биобанкирования и современного оборудования.

Основные результаты исследований:

1. Описана флора микроводорослей планктона ДВ морей России, которая включает более 800 видов и внутривидовых таксонов динофлагеллят, диатомовых, рафидофитовых, золотистых, криптомонадовых, зеленых, эвгленовых и синезеленых водорослей. Получены данные о сезонной динамике плотности, биомассы и видовых комплексов фитопланктона прибрежных вод Японского и Охотского морей, Курильских островов и Камчатки.
2. Впервые исследован видовой состав цист динофлагеллят в современных поверхностных осадках дальневосточных морей России. Описано 42 типа цист, среди которых указаны цисты видов, известных как продуценты токсинов. Установлено, что угроза токсичных "красных приливов", возникающая в результате "цветения" токсических динофлагеллят, может наблюдаться на значительно более широкой акватории, чем было установлено ранее.
3. Впервые для морей России, на примере Японского моря, исследовано видовое богатство бентосных динофлагеллят, которое включает 67 видов из 25 родов, установлена сезонная динамика видового состава и плотности эпифитных и псаммофильных динофлагеллят.
4. Впервые изучены диатомовые водоросли рода Pseudo-nitzschia у тихоокеанского побережья России, известные как потенциальные продуценты нейротоксичной домоевой кислоты (DA). Изучен таксономический состав и обнаружены новые для морей России и Тихого океана виды. Впервые в отечественной практике с помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии (HPLC) проведен скрининг содержания домоевой кислоты в культурах массовых видов рода Pseudo-nitzschia. Впервые в мире, на примере изученного клона P. multiseries, показано, что внутриклеточная концентрация домоевой кислоты возрастает в зависимости от времени культивирования, что может быть связано с влиянием внутриклеточных бактерий-симбионтов. Впервые с помощью морфо-генетических исследований, проверена гипотеза о существовании "скрытых" видов внутри вида P. multiseries. Составлены карты распределения плотности токсичных микроводорослей и выявлены зоны повышенной опасности амнезического отравления моллюсками в дальневосточных морях РФ.
5. Изучен состав и распределение динофлагеллят, широко известных как продуценты нейротоксинов, массовое развитие которых сопровождается случаями паралитического отравления моллюсками, которые ежегодно регистрируются во многих странах азиатско-тихоокеанского региона и Европы. На основе анализа 27 клоновых культур, полученных в результате проращивания покоящихся цист, установлено, что вид A. tamarense, распространенный вдоль тихоокеанского побережья России, соответствует одному морфотипу. Генетические исследования крупных субчастиц рибосомальной РНК позволили установить, что популяция вида гетерогенна и представлена тремя риботипами. Впервые с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии проведен скрининг содержания сакситоксина у клонов A. tamarense. Обнаружено, что все клоны содержали сакситоксин и его производные и характеризовались высокой концентрацией токсинов С1, С2, неосакситоксина и гониотоксина-5. Составлены карты распределения вегетативных и покоящихся стадий этого вида в дальневосточных морях России и выявлены зоны повышенной опасности паралитического отравления моллюсками (PSP) у Тихоокеанского побережья России.
6. Получены новые знания о составе и динамике микроводорослей, продуцирующих диаретические (липофильные) токсины. Изучена локализация токсинов в моллюсках из дальневосточных морей РФ. Проведены сравнительные исследования эффективности различных методов для определения концентрации липофильных токсинов моллюсков в органах двустворчатых моллюсков. Метод ВЭЖХ впервые в отечественной практике применен как альтернатива иммуноферментному методу для оценки качественного и количественного состава диарейных токсинов в морепродуктах РФ и может быть рекомендован для мониторинга фикотоксинов контролирующими организациями Госсельхознадзора РФ. Выявлено, что липофильные токсины моллюсков в модифицированном виде могут содержаться не только в пищеварительной железе, но и в других органах, которые являются съедобными. Дополнен мировой список видов-продуцентов фикотоксинов новым видом, изолированным из дальневосточных морей РФ. Установлено, что вид динофлагеллят Prorocentrum foraminosum способен продуцировать динофизитоксин-1, что позволяет рассматривать его как один из новых векторов переноса токсинов по трофическим сетям.
7. Впервые получены новые знания о видовом разнообразии микроводорослей из морских вод РФ с использованием молекулярно-генетического анализа. Определено таксономическое положение редких, трудноидентифицируемых и токсигенных видов, выявлены степень их дифференциации и родственные связи с представителями ближайших групп. С помощью анализа кластера рибосомной ДНК получены индивидуальные генотипические паспорта для уникальных отечественных видов и штаммов микроводорослей. Получена база нуклеотидных последовательностей для создания панели узко-специфических маркеров для видов и штаммов, включая потенциально опасные и вредоносные виды.
8. Проводятся работы по выделению и поддержанию живых культур микроводорослей, морских мицелиальных грибов и гетеротрофных бактерий в рамках работы Центра коллективного пользования Ресурсная коллекция "Морской биобанк". Разработаны методы лабораторного культивирования морских микроводорослей, включая продуцентов фикотоксинов.
9. Разработан модифицированный метод мультисубстратного тестирования, основанный на анализе активности потребления спектра органических веществ микрофлорой, что позволяет оценивать состояние морской среды и выявлять чистые и загрязненные зоны акваторий в тропической и умеренной областях. С его помощью проводится оценка коррозионных повреждений и прогнозирование сроков службы различных конструкционных материалов.
10. Впервые в практике морской микробиологии проведена характеристика микробных сообществ обрастания конструкционных и медных сплавов. Выявлена высокая устойчивость бактериальных штаммов из микрофлоры обрастания различных материалов к ряду тяжелых металлов и широкому спектру антибиотиков, что представляет опасность для здоровья гидробионтов и человека. Разрабатываются методы защиты материалов от микробной коррозии в морской среде на основе веществ, продуцируемых бактериальными штаммами.
11. Изучено биоразнообразие морских мицелиальных грибов в прибрежных сообществах зал. Петра Великого Японского моря. Получены новые данные по таксономическому составу и распределению сапротрофных мицелиальных микромицетов и симбиотрофных грибов - ассоциантов в эпибиозе и во внутренних органах приморского гребешка Mizuhopecten yessoensis, тихоокеанской мидии Mytilus trossulus, гигантской устрицы Crassostrea gigas и мидии Грея Crenomytilus grayanus.

Информация подготовлена научным сотудником Лаборатории морской микробиоты к.б.н. Т.В. Морозовой.