Merijään bakteerien generaatioaika ja hiiliyhdisteiden käyttö optimikasvulämpötilassa

Abstract

Opinnäytetyö tehtiin Suomen ympäristökeskuksessa osana Suomen Akatemian rahoittamaa IMICROBE-tutkimushanketta, jossa on tarkoituksena mallintaa Eteläisen jäämeren merijään bakteeriyhteisöitä erilaisissa ravinneolosuhteissa. Opinnäytetyön tavoitteena oli määrittää neljäntoista merijäästä eristetyn bakteerikannan optimikasvulämpötilat modifioiduilla ZoBell-agarmaljoilla 4, 10, 16 ja 20 °C:ssa sekä bakteerien generaatioaika optimikasvulämpötilassa nesteviljelmässä. Lisäksi tutkittiin mitä hiilenlähteitä jääbakteerit kykenevät hyödyntämään EcoPlate-kuoppalevyillä ja kuvattiin bakteerit fluoresenssimikroskoopin avulla. Tavoitteena oli myös hyödyntää tuotettua tietoa genomipohjaisen gRodon-kasvunopeusohjelman parantamiseksi ääriolosuhteissa kasvavien bakteerikantojen osalta.

Neljästätoista jääbakteerikannasta kuuden bakteerikannan optimikasvulämpötilaksi määritettiin 20 °C. Neljän bakteerikannan optimikasvulämpötila oli 16 °C ja kahden kannan optimikasvulämpötila oli 10 °C. Kahden bakteerikannan optimikasvulämpötilaksi määritettiin 4 °C.

Jääbakteerien kasvunopeutta nesteviljelmässä seurattiin mittaamalla sameutta turbiditeettimittarilla ja viljelmästä otettujen näytteiden solulukumäärät analysoitiin virtaussytometrillä. Generaatioaika määritettiin kasvukäyrän eksponentiaalisen vaiheen suoran kulmakertoimesta. Virtaussytometrianalyysin perusteella kaikille bakteerikannoille muodostui kaksi solupopulaatiota: yksittäiset solut ja aggregoituneet solut eli bakteerikasaumat. Lopulliseen tarkasteluun valittiin vain ne kuusi bakteerikantaa, joilla oli enemmän yksittäisiä kuin aggregoituneita soluja. Kahdenkymmenen asteen optimilämpötilassa kasvaneiden bakteerien generaatioajat olivat 0,6–2,1 tuntia ja neljässä ja kymmenessä asteessa kasvaneiden bakteerikantojen generaatioajat olivat 7,4–21,7 tuntia. gRodon-ohjelma ennusti hyvin vain nopeimmin kasvaneen bakteerin eli Pseudoalteromonas sp. 121:n generaatioajan.

Jääbakteerit hyödynsivät yhteensä 20:tä erilaista hiiliyhdistettä eli 64,5 % EcoPlate-alustojen hiilenlähteistä, joista käytetyimpiä olivat Tween 40- ja Tween 80 -polymeerit sekä hiilihydraatit tukien aiempia havaintoja polaarialueiden bakteerien hiilenkäytöstä.