The Structure of the Anoxygenic Phototrophic Bacterial Community and Features of Green Sulfur Bacteria in the Meromictic Lake Bol’shiye Khruslomeny (Oleniy Island, Kandalaksha Bay of the White Sea, Murmansk Region, Russia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In March 2019, hydrochemical and microbiological studies of the meromictic Lake Bol’shiye Khruslomeny, artificially separated from the main marine basin of the White Sea, were carried out. It was shown that the hydrochemical parameters of the lake water in March 2019 and in March 2017 were almost the same, which confirms the meromictic status of the reservoir. In the work, a method for separating bacteriochlorophylls of green sulfur bacteria (GSB) from the absorption spectra of lake water, previously developed on GSB monocultures, was used for the first time. According to the calculation, the proportion of BChl e of brown-colored GSB at the peak of community development reached a third of the total BChl (d + e) content. It was shown that even a small content of brown-colored sulfur bacteria that stably survive in lake water can significantly mask the green pigment of green-colored sulfur bacteria. In the chemocline zone community, Chlorobium phaeovibrioides dominated among anoxygenic phototrophic bacteria (APB) (97.9–99.8% of the total APB community). Thiocapsa rosea, Thiocystis gelatinosa, and Thiohalocapsa halophila were also found. Microscopic examination of brown-stained isolates of Chlorobium phaeovibrioides showed a high diversity of cell morphotypes and cell aggregates (curled filaments, twisted spirals, short chains), characteristic of bacteria of the species Chlorobium phaeovibrioides (DSM 265) (formerly Chlorobium vibriforme sbsp. thiosulfatophilum DSM 265).

About the authors

O. N. Lunina

S.N. Winogradsky Institute of Microbiology,

Email: onlun@yandex.ru
FRC “Fundamentals of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences” Moscow, Russia

S. V. Patsaeva

Physics Department, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

V. V. Kadnikov

K.G. Skryabin Institute of Bioengineering

FRC “Fundamentals of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences” Moscow, Russia

E. D. Krasnova

N.A. Pertsov White Sea Biological Station, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

D. A. Voronov

A.A. Kharkevich Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

N. M. Kokryatskaya

N.P. Laverov FRC for Comprehensive Study of the Arctic, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Arkhangelsk, Russia

A. S. Savvichev

S.N. Winogradsky Institute of Microbiology

FRC “Fundamentals of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences” Moscow, Russia

References

  1. Горленко В.М., Михеев П.В., Русанов И.И., Пименов Н.В., Иванов М.В. Экофизиологические свойства фотосинтезирующих бактерий из зоны хемоклина Черного моря // Микробиология. 2005. Т. 74. С. 239–247.
  2. Gorlenko V.M., Mikheev P.V., Rusanov I.I., Pimenov N.V., Ivanov M.V. Ecophysiological properties of photosynthetic bacteria from the Black Sea chemocline zone // Microbiology (Moscow). 2005. V. 74. P. 201‒209.
  3. Жильцова А.А., Харчева А.В., Краснова Е.Д., Лунина О.Н., Воронов Д.А., Саввичев А.С., Горшкова О.М., Пацаева С.В. Спектральное исследование зеленых серных бактерий в стратифицированных водоемах Кандалакшского залива Белого моря // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. С. 233–239.
  4. Zhiltsova A.A., Kharcheva A.V., Krasnova E.D., Lunina O.N., Voronov D.A., Savvichev A.S., Gorshkova O.M., Patsaeva S.V. Spectroscopic study of green sulfur bacteria in stratified water bodies of the Kandalaksha Gulf of the White Sea // Atmospheric and Oceanic Optics. 2018. V. 31. P. 390–396. https://doi.org/10.15372/АОО20180315
  5. Лосюк Г.Н., Кокрятская Н.М., Краснова Е.Д. Сероводородное заражение прибрежных озер на разных стадиях изоляции от Белого моря // Океанология. 2021. Т. 61. С. 401–412. https://doi.org/10.31857/S003015742102012X
  6. Losyuk G.N., Kokryatskaya N.M., Krasnova E.D. Hydrogen sulfide contamination of coastal lakes at different stages of isolation from the White Sea // Oceanology. 2021. V. 61. P. 351–361.
  7. Лунина О.Н., Саввичев А.С., Кузнецов Б.Б., Пименов Н.В., Горленко В.М. Аноксигенные фототрофные бактерии стратифицированного озера Кисло-Сладкое (Кандалакшский залив Белого моря) // Микробиология. 2014. Т. 83. С. 90–108.
  8. Lunina O.N., Savvichev A.S., Kuznetsov B.B., Pimenov N.V., Gorlenko V.M. Anoxygenic phototrophic bacteria of the KisloSladkoe stratified lake (White Sea, Kandalaksha Bay) // Microbiology (Moscow). 2013. V. 82. P. 815–832. https://doi.org/10.1134/S0026261714010081
  9. Лунина О.Н., Саввичев А.С., Бабенко В.В., Болдырева Д.И., Кузнецов Б.Б., Краснова Е.Д., Кокрятская Н.М., Веслополова Е.Ф., Воронов Д.А., Демиденко Н.А., Летарова М.А., Летаров А.В., Горленко В.М. Сезонные изменения структуры сообщества аноксигенных фототрофных бактерий меромиктического озера Трехцветное (Кандалакшский залив Белого моря) // Микробиология. 2019а. Т. 88. С. 100–115.
  10. Lunina O.N., Savvichev A.S., Babenko V.V., Boldyreva D.I., Kuznetsov B.B., Kolganova T.V., Krasnova E.D., Kokryatskaya N.M., Veslopolova E.F., Voronov D.A., Demidenko N.A., Letarova M.A., Letarov A.V., Gorlenko V.M. Seasonal changes in the community structure of anoxygenic phototrophic bacteria in meromictic Trekhtsvetnoe Lake (Kandalaksha Bay, White Sea) // Microbiology (Moscow). 2019а. V. 88. P. 100–114. https://doi.org/10.1134/S0026261719010041
  11. Лунина О.Н., Жильцова A.A., Емельянцев П.С., Саввичев А.С., Пацаева С.В. Количественное определение бактериохлорофиллов d и е в экстрактах при совместном присутствии зеленои коричневоокрашенных зеленых серобактерий в образцах природной воды // Микробиология. 2019б. Т. 88. С. 740‒743. https://doi.org/10.1134/S0026365619060090
  12. Lunina O.N., Savvichev A.S., Zhiltsova A.A., Emeliantsev P.S., Patsaeva S.V. Quantitative determination of bacteriochlorophylls d and e in extracts from natural water samples with simultaneous presence of greenand brown-colored green sulfur bacteria // Microbiology (Moscow). 2019b. V. 88. P. 777‒780. https://doi.org/10.1134/S0026261719060092
  13. Лунина О.Н., Груздев Д.С., Пацаева С.В., Жильцова А.А., Сузина Н.Е., Краснова Е.Д., Воронов Д.А., Кокрятская Н.М., Веслополова Е.Ф., Саввичев А.С. Аноксигенные фототрофные бактерии меромиктического озера Большие Хрусломены (о. Олений, Кандалакшский залив, Мурманская область, Россия) // Микробиология. 2023. Т. 92. С. 564‒580.
  14. Lunina O.N., Grouzdev D.S., Patsaeva S.V., Zhil’tsova A.A., Suzina N.E., Krasnova E.D., Voronov D.A., Kokryatskaya N.M., Veslopolova E.F., Savvichev A.S. Anoxygenic phototrophic bacteria of the meromictic lake Bol’shie Khruslomeny (Oleniy Island, Kandalaksha Gulf, Murmansk Oblast, Russia) // Microbiology (Moscow). 2023. V. 92. Р. 564–580. https://doi.org/10.31857/S0026365623600268
  15. Саввичев А.С., Кулакова А.А., Краснова Е.Д., Воронов Д.А., Кадников В.В., Белецкий А.В., Козяева В.В., Русанов И.И., Летарова М.А., Веслополова Е.Ф., Беленкова В.В., Демиденко Н.А., Горленко В.М. Микробное сообщество морского меромиктического желоба (Бухта Биофильтров), расположенного в Кандалакшском заливе Белого моря // Микробиология. 2022. Т. 91. С. 492–506.
  16. Savvichev A.S., Kulakova A.A., Krasnova E.D., Voronov D.A., Kadnikov V.V., Beletskii A.V., Kozyaeva V.V., Rusanov I.I., Letarova M.A., Veslopolova E.F., Belenkova V.V., Demidenko N.A., Gorlenko V.M. Microbial community of a marine meromictic trough (Biofilter Bay) in the Kandalaksha Bay, White Sea // Microbiology (Moscow). 2022. V. 91. P. 432–444. https://doi.org/10.1134/S0026261722100940
  17. Сапожников В.В., Агатова А.И., Аржанова Н.В., Мордасова Н.В., Лапина Н.М., Зубаревич В.Л., Лукьянова О.Н., Торгунова Н.И. Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового океана. М.: Изд-во ВНИРО, 2003. С. 202.
  18. Grouzdev D.S., Lunina O.N., Gaisin V.A., Krutkina M.S., Baslerov R.V., Savvichev A.S., Gorlenko V.M. Genome sequences of greenand brown-colored strains of Chlorobium phaeovibrioides with gas vesicles // Microbiol. Resour. Announc. 2019. V. 8. Art. e00711-19. https://doi.org/10.1128/MRA.00711-19
  19. Kadnikov V.V., Savvichev A.S., Mardanov A.V., Beletsky A.V., Merkel A.Y., Ravin N.V., Pimenov N.V. Microbial communities involved in the methane cycle in the near‑bottom water layer and sediments of the meromictic subarctic Lake Svetloe // Antonie van Leeuwenhoek. 2019. V. 112. P. 1801–1814. https://doi.org/10.1007/s10482‑019‑01308‑1
  20. Krasnova E.D., Kharcheva A.V., Milyutina I.A., Voronov D.A., Patsaeva S.V. Study of microbial communities in redox zone of meromictic lakes isolated from the White Sea using spectral and molecular methods // J. Mar. Biol. Ass. 2015. V. 95. Р. 1579–1590.
  21. Krasnova E., Matorin D., Belevich T., Efimova L., Kharcheva A., Kokryatskaya N., Losyuk G., Todorenko D., Voronov D., Patsaeva S. The characteristic pattern of multiple colored layers in coastal stratified lakes in the process of separation from the White Sea // Chin. J. Ocean. Limn. 2018. V. 36. P. 1962–1977.
  22. Larsen H. On the culture and general physiology of the green sulphur bacteria // J. Bacteriol. 1952. V. 64. P. 187–196.
  23. Overmann J., Tilzer M.M. Control of primary productivity and the significance of photosynthetic bacteria in a meromictic kettle lake Mittlerer Buchensee, West-Germany // Aquatic Sci. 1989. V. 51. P. 4. https://doi.org/10.1007/bf00877171
  24. Pfennig N., Lippert K.D. Über das Vitamin B12-Bedürfnis phototropher Schwefelbakterien // Arch. Mikrobiol. 1966. V. 55. Р. 245–256. https://doi.org/10.1007/BF00410246
  25. Pfennig N., Overmann J. Genus Chlorobium // Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology / Eds. D.R. Boone, R.W Castenholz. V. 1. G.M. Garrity, editor-in-chief. – 2nd ed. New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2001. P. 605–610.
  26. Savvichev A.S., Kadnikov V.V., Rusanov I.I., Beletsky A.V., Krasnova E.D., Voronov D.A., Kallistova A.Yu., Veslopolova E.F., Zakharova E.E., Kokryatskaya N.M., Losyuk G.N., Demidenko N.A., Belyaev N.A., Sigalevich P.A., Mardanov A.V., Ravin N.V., Pimenov N.V. Microbial processes and microbial communities in the water column of the polar meromictic lake Bol’shie Khruslomeny at the White Sea coast // Front. Microbiol. 2020. V. 11. Art. 1945. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01945
  27. Savvichev A.S., Demidenko N.A., Kadnikov V.V., Belenkova V.V., Rusanov I.I., Gorlenko V.M. Microbial community composition as an indicator of the state of basins located at the sea coast (exemplified by the Kanda Bay, Kandalaksha Gulf, White Sea) // Microbiology (Moscow). 2023. V. 92. P. 819–830. https://doi.org/10.1134/S002626172360194X

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».