Применение проточной цитометрии в океанографии

Океанография – это наука, которая изучает физические, химические, геологические и биологические аспекты океанов, морей и других водных систем нашей планеты. Одним из аспектов изучения океана является его биологическая характеристика, а именно изучение разнообразия живых организмов в океане, их экологических взаимодействий и роли в пищевой цепочке. Это позволяет понять роль океана в глобальной экосистеме, его влияние на изменение климата, биологическое разнообразие, а также экономическую и социальную значимость для человечества. Одним из важных методов исследований, который помогает ответить на эти вопросы является проточная цитометрия.

Проточная цитометрия используется для изучения популяций морских микроорганизмов, таких как фитопланктон, вирусы и гетеротрофные бактерии; морские водоросли и т. д. Помимо изучения морских микроорганизмов, этот метод применяют для изучения клеток крупных морских организмов, например ламинарий (род морских водорослей), губок, устриц, перистых моллюсков, морских рыб и даже морских млекопитающих.

Проточный цитометр является мощным инструментом для понимания внутренней динамики пищевой цепи морских популяций. С помощью проточной цитометрии можно различить популяции по размеру, флуоресценции и, таким образом, определить, экологическую нишу микроорганизмов, фито- и зоопланктона.

Применение проточного цитометра в полевых условиях является неотъемлемой частью океанографических исследований. Проточный цитометр для полевых измерений должен отвечать определенным требованиям, чтобы обеспечить надежную работу в условиях исследовательского судна. Он должен быть надежным, легким, компактным, точным и простым в использовании, при этом иметь возможность работать от автономного источника питания и быстро обрабатывать данные при различной температуре.

В портфолио у компании Стар-лаб имеются проточные цитометры, удовлетворяющие вышеобозначенным требованиям, которые могут использоваться на исследовательском судне для быстрого получения результатов.

Проточный цитофлуориметр, 1 лазер, до 5 флуоресцентных каналов, 7S, BioSino, Китай	Проточный цитофлуориметр, до 3 лазеров, до 18 флуоресцентных параметров, SinoCyt, BioSino, Китай

Примеры использования проточных цитометров в океанографии

Ниже приведены примеры использования проточного цитометра для анализа биологического разнообразия морских биосистем.

Анализ морского фитопланктона с помощи проточной цитометрии

В работе был использован трех лазерный проточный цитометр (405, 488 и 640 нм лазер), который позволил различить популяции фототрофных (Synechococcus spp., Prochlorococcus spp.) и гетеротрофных эукариот.

Рисунок. 1. Анализ планктона с помощью проточного цитометра (анализ проводился Scripps Institute of Oceanography).

A-G) Графики плотности со стратегией гейтирования. Идентифицировано шесть фотосинтетических групп, три эукариотических (C) и 3 вида цианобактерий (Е, F, G). Synechococcus PE+ доминируют в группе (B, G). D) Бактерии отличали от вирусных популяций с помощью SYBER green. Х) График прямого и бокового рассеяния, определяющий группы фитопланктона по цвету.

Цитометрический анализ распределения фитопланктона западной и центральной части пролива Ла-Манш в летне-осенний период

Рисунок. 2. Графики плотоности (dual-density-plots), позволяющие охарактеризовать различные группы фитопланктона.

А) Общая флуоресценция в красном диапазоне (TFLO – Total Red Fluorescence) по сравнению с общим боковым рассеянием (SWS – sideward scater). (Б) Общая флуоресценция в красном диапазоне (TFLR) в сравнении с полным прямым рассеянием (FWS- Total Forward Scatter). (Ц) Отношение общей флуоресценции в желтом диапазоне к общей флуоресценции в красном и оранжевом диапазоне (TFLY/TFLR)/(TFLO/TFLR). (Д) Общая оранжевая флуоресценция (TFLO- Total Orange Fluorescence) по сравнению с общей желтой флуоресценцией (TFLY- Total Yellow Fluorescence).

Заключение

Изучение популяций микроорганизмов является важным аспектом океанографических исследований, а проточная цитометрия является мощным инструментом для их анализа. Использование недорогих и надежных цитометров для изучения динамики популяций микроорганизмов в полевых условиях может помочь в изучении широкого спектра микроорганизмов и понять их роль в морских экосистемах.

Список использованной литературы:

1. Franzè, G. (2021, May 26). Flow cytometry gets a read on ocean health, A conversation with Gayantonia Franzè, postdoctoral research associate in the lab of Susanne Menden-Deuer, University of Rhode Island, Graduate School of Research Oceanography. [Interview]. Phys.org. https://phys.org/news/2021-05-cytometry-ocean-health.html

2. Dave, R. (2018). Applications of Flow Cytometry in Oceanography. Reviewed by Emily Henderson. News Medical Life Sciences. https://www.news-medical.net/life-sciences/Applications-of-Flow-Cytometry-in-Oceanography.aspx

3. Haynes, M., Seegers, B., & Saluk, A. (2018). Advanced analysis of marine plankton using flow cytometry. BioTechniques, 64(4), 149-157. https://doi.org/10.2144/000114418

4. Ferrari, G. M. C., Gianelli, P., Tornambé, A., & Conversano, F. (2020). Phytoplankton distribution from Western to Central English Channel, revealed by automated flow cytometry during the summer-fall transition. Continental Shelf Research, 207, 104056. https://doi.org/10.1016/j.csr.2020.104056

Информация для заказа: