Denizlerdeki Mikrobiyal Reaksiyonların Yeni Yaklaşımlar Kullanılarak Araştırılması: Genetik, Biyojeokimya ve Modelleme

Download
2018
ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü tarafından Mersin Körfezi?nde 1997 yılından bu yanasürdürülen Erdemli Zaman Serisi (ETS) programı dahilinde ölçülen degiskenlere ek olarak, buproje kapsamında toplam su kolonu derinligi 200 metre olan istasyonda altı farklı derinliktenbir yıl boyunca aylık periyotlarda deniz suyu örneklemesi yapılmıstır. Bu örneklerde yeni nesildizileme yönteminin kullanıldıgı amplikon dizilemesi (metagenomik) analizleri yapılarakbiyojeokimyasal döngülerde önemli roller oynayan bakteri türleri tayin edilmis, topluluk yapılarıve bolluklarının zamansal degisimi belirlenmistir. Taksalar arasında Pelagibacteriacea?ya aitolan SAR11 kladının tüm derinlikler ve aylarda baskınlıgı gözlenmistir. Bu kladın üyelerifonksiyonel olarak organik maddeyi oksitleyerek karbondioksit üreten heterotrofik bakterilerdirve dolayısıyla biyojeokimyasal döngülerin remineralizasyon ayagında rol almaktadırlar.SAR11 kladının bollugu yıl boyunca %22 ve %64 arasında degisim göstermistir. SAR11kladının ekotipleri olan Clade Ia ve Clade Ib ise derinlige baglı yayılım göstermektedirler.Clade Ia yüzey sularında baskınlık gösterirken Clade Ib?nin derin sularda komüniteye katkısıdaha fazla olmaktadır. Bunun yanı sıra komünite yapısını belirleyen en önemli çevreselfaktörler sıcaklık, nitrat, görünür oksijen kullanımı, sezon ve ısıklı tabaka derinligi olarakbelirlenmistir. Sezonlar arasındaki filogenetik çesitlilik, belirgin olarak farklı bulunmustur.Bunun yanı sıra bakterilerin aktif metabolizmalarını tayin etmek için sezonluk olarak mRNAörneklemesi yapılmıs ve örnekler metatranskriptom yöntemi ile analiz edilmistir. Bu yöntemaracılıgı ile bakteriler tarafından gerçeklestirilen biyokimyasal reaksiyonların aktif ve inaktifoldukları dönemler saptanmıstır. Nitrifikasyonun ilk basamagı olan amonyak oksitilenmesiKasım ayında oldukça yüksek bulunmustur. Ancak nitrifikasyonun ikinci basamagı olan nitritinnitrata oksitlenme sürecine ait olan belirteç genlere herhangi bir örnekde rastlanmamıstır.Sisteme yeni azot girdisi saglayan azot fiksasyonuna mRNA ifadelerinde rastlanmamıstır.Metatranskriptom yöntemine elde edilen bulgulara ek olarak nitrifikasyon ve azot fiksasyonsüreçleri izotop yöntemi ile de her ay dört farklı derinlikten yapılan örneklemeler ilearastırılmıstır. Nitrifikasyonun sadece afotik bölgede gerçeklesmedigi görülmüstür. Azotfiksasyonu belirteç genlerine rastlanmadıgı halde izotop yöntemi ile yapılan çalısmada azotfiksasyonu tüm yıl boyunca ve tüm derinliklerde çok düsük de olsa tespit edilmistir. Azotdöngüsüne ek olarak, metatranskriptom çalısması ile kısıtlı inorganik fosfat varlıgında aktiveolan alkalin fosfataz?ın sezonluk degisimi de göstermistir. Buna göre, ortamda düsük fosfatkonsantrasyonları gözlemlendiginde bakterilerin diger fosfor kaynaklarına yöneldigigözlemlenmistir.Bunlara ek olarak denizdeki biyokimyasal döngüleri sayısal olarak temsil eden ve tahminleridirekt olarak ölçümlerle karsılastırılabilecek bir modelleme sistemi bölgeye uyarlanmıstır. Bumodelleme sistemi bir parametre tahmin algoritması ve proje kapsamında yapılan ölçümverileri ile birlestirilerek modelde reaksiyon hızlarını kontrol eden parametrelerin tahminiyapılmıstır. Bu tahmin sonucunda ortaya çıkan nitrifikasyon hızları izotop yöntemi ile yapılannitrifikasyon hızları ile karsılastırılmıstır. Bu karsılastırma reaksiyon hızları tahmini içinmodelleme sistemi ve parametre tahmini kullanımının zor olan izotop yöntemine alternatif biryöntem olma potansiyelini göstermistir.Yapılan bir yıllık gözlemler, kullanılan izotop yöntemleri ve modelleme yaklasımı bölgedekibilimsel bilgiye önemli katkılar saglamıstır. Bakteri topluluk yapıları Türkiye kıyılarında ilk defakültür bagımsız yöntemlerle ortaya konmustur. Bunun yanı sıra izotop yöntemleri ve yapılanmetatranscriptom çalısması bölgede azot fiksasyonunun baskın bir süreç olmadıgını ortayakoymustur. Biyojeokimyasal bir modelleme sistemi basarıyla bölgeye uyarlanmıstır.
Citation Formats
S. Tuğrul, B. Salihoğlu, V. Ibello, H. Örek, and A. Karahan, “Denizlerdeki Mikrobiyal Reaksiyonların Yeni Yaklaşımlar Kullanılarak Araştırılması: Genetik, Biyojeokimya ve Modelleme,” 2018. Accessed: 00, 2020. [Online]. Available: https://app.trdizin.gov.tr/publication/project/detail/TWpBd09EazU.