Впервые исследовано генетическое разнообразие Т4-подобных бактериофагов в биоплёнках, сформированных на биогенных и абиогенных субстратах (губка, камень) в литоральной зоне оз. Байкал. Для идентификации бактериофагов использованы маркеры к гену основного капсидного белка gp23. Определены последовательности 72 клонированных фрагментов гена. Установлено высокое генетическое разнообразие фагов, большая часть последовательностей (84,7 %) принадлежала группе Cyano T4. Из культивируемых фагов наибольшее сходство (78 %) установлено с изолятом Synechococcus phage S-CAM1, поражающим цианобактерии Synechococcus sp. Наибольшее количество полученных последовательностей на нуклеотидном уровне было сходно с последовательностями из оз. Байкал (43 %), 18 % с последовательностями из оз. Восточное (Китай), 12,5 % с последовательностями из оз. Бурже и Анси (Франция), 26,5 % – с другими образцами (каждый менее 5,5 %). Сообщество T4-подобных бактериофагов из губок имело наибольшее сходство с планктонными бактериофагами. Выявлено, что вирусные сообщества группируются в зависимости от физико-химических параметров среды обитания. Показано, что последовательности бактериофагов из биоплёнок камней и губок литоральной зоны и последовательности из планктона пелагической зоны Байкала, полученные ранее, образуют общий «байкальский» кластер.

Потапов Сергей Анатольевич, главный специалист по вирусологии, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–54–15, e-mail: poet1988@list.ru 

Краснопеев Андрей Юрьевич, ведущий инженер, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–54–15, e-mail: andrewkrasnopeev@gmail.com 

Тихонова Ирина Васильевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–54–15, e-mail: iren@lin.irk.ru 

Галачьянц Агния Дмитриевна, ведущий инженер, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–26–95, e-mail: shamshurasya@gmail.com 

Подлесная Галина Владимировна, ведущий инженер, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–26–95, e-mail: podlesnaya@lin.irk.ru 

Ханаев Игорь Вениаминович, старший научный сотрудник, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–26–95, e-mail: igkhan@lin.irk.ru 

Белых Ольга Ивановна, кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, Лимнологический институт СО РАН, Россия, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3, тел.: (3952) 42–54–15, e-mail: belykh@lin.irk.ru

Потапов С. А., Краснопеев А. Ю., Тихонова И. В., Галачьянц А. Д., Подлесная Г. В., Ханаев И. В., Белых О. И. Характеристика генетического разнообразия T4-подобных бактериофагов в бентосных биоплёнках озера Байкал // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2018. Т. 25. С. 15–31. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2018.25.15

биоплёнки, бактериофаги, разнообразие, Myoviridae, g23, оз. Байкал

Генетическое разнообразие T4-подобных бактериофагов в озере Байкал / С. А. Потапов, Т. В. Бутина, О. И. Белых, С. И. Беликов // Изв. Иркут. гос. ун-та. Сер. Биология. Экология. 2013. Т. 6, № 3 (1). С. 14–19.

Генетическое разнообразие цианофагов семейства Myoviridae в озере Байкал / Т. В. Бутина, С. А. Потапов, О. И. Белых, Н. Дамдинсурэн, Б. Чойдаш // Изв. Иркут. гос. ун-та. Сер. Биология. Экология. 2012. Т. 5, № 3. С. 17–22.

Иркутский суперкомпьютерный центр СО РАН [Электронный ресурс]. URL: http://hpc.icc.ru.

Молекулярно-генетическое исследование T4-подобных бактериофагов в планктоне реки Селенги / Т. В. Бутина, О. С. Усова, С. А. Потапов, О. И. Белых, А. П. Федотов, С. И. Беликов // Изв. Иркут. гос. ун-та. Сер. Биология. Экология. 2015. Т. 12. С. 12–22.

Обнаружение микроцистинов в цианобактериальных обрастаниях различных субстратов прибрежной зоны озера Байкал / О. И. Белых, Г. А. Фёдорова, А. В. Кузьмин, И. В. Тихонова, О. А. Тимошкин, Е. Г Сороковикова // Вестн. Моск. ун-та. 2017. Т. 72, № 4. С. 262–269.

Ackermann H. W. Bacteriophage observations and evolution // Res. Microbiol. 2003. Vol. 154, N 4. P. 245–251. https://doi.org/10.1016/S0923-2508(03)00067-6.

Ackermann H. W., Krisch H. M. A catalogue of T4-type bacteriophages // Arch. Virol. 1997. Vol. 142, N 12. P. 2329–2345. https://doi.org/10.1007/s007050050246.

Assessing the diversity of the g23 gene of T4-like bacteriophages from Lake Baikal with high-throughput sequencing / S. Potapov, O. Belykh, A. Krasnopeev, A. Gladkikh, M. Kabilov, A. Tupikin, T. Butina // FEMS Microbiol. Lett. 2018. Vol. 365, N 3. P. fnx264. https://doi.org/10.1093/femsle/fnx264.

Bacteriophages and Biofilms / D. Harper, H. Parracho, J. Walker, R. Sharp, G. Hughes, M. Werthén, S. Lehman, S. Morales // Antibiotics. 2014. Vol. 3, N 3. P. 270–284. https://doi.org/10.3390/antibiotics3030270.

Bellas C. M., Anesio A. M. High diversity and potential origins of T4-type bacteriophages on the surface of Arctic glaciers // Extremophiles. 2013. Vol, 17. N 5. P. 861–870. https://doi.org/10.1007/s00792-013-0569-x.

Biofilms as complex differentiated communities / P. Stoodley, K. Sauer, D. G. Davies, J. W. Costerton // Annu. Rev. Microbiol. 2002. Vol. 56. P. 187–209. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.56.012302.160705.

BLAST Assembled RefSeq Genomes [Electronic resource]. URL: http://blast.ncbi.nlm.nih.gov.

Breitbart M., Miyake J. H., Rohwer F. Global distribution of nearly identical phage-encoded DNA sequences // FEMS Microbiol. Lett. 2004. Vol. 236, N 2. P. 249–256. https://doi.org/10.1016/j.femsle.2004.05.042.

Characterization of the Major Capsid Genes (g23) of T4-Type Bacteriophages in the Wetlands of Northeast China / C. Zheng, G. Wang, J. Liu, C. Song, H. Gao, X. Liu // Microb. Ecol. 2013. Vol. 65, N 3. P. 616–625. https://doi.org/10.1007/s00248-012-0158-z.

Comeau A. M., Krisch H. M. The capsid of the T4 phage superfamily: The evolution, diversity, and structure of some of the most prevalent proteins in the biosphere // Mol. Biol. Evol. 2008. Vol. 25, N 7. P. 1321–1332. https://doi.org/10.1093/molbev/msn080.

De-Beer D., Stoodley P. Microbial biofilms // Appl. Microbiol. 2006. Vol. 1. P. 1–50. https://doi.org/10.1007/0-387-30741-9_28

Desplats C., Krisch H. M. The diversity and evolution of the T4-type bacteriophages // Res. Microbiol. 2003. Vol. 154, N 4. P. 259–267. https://doi.org/10.1016/S0923-2508(03)00069-X

Diversity of the major capsid genes (g23) of T4-like bacteriophages in the eutrophic Lake Kotokel in East Siberia, Russia / T. V. Butina, O. I. Belykh, S. A. Potapov, E. G. Sorokovikova // Arch. Microbiol. 2013. Vol. 195, N 7. P. 513–520. https://doi.org/10.1007/s00203-013-0884-8

Dutova N. V., Drucker V. V. Viral Community of Biofilms Forming on Different Substrates under Natural Conditions of Lake Baikal // Dokl. Biol. Sci. 2013. Vol. 451, N 4. P. 238–240. https://doi.org/10.1134/S0012496613030113

Evaluation of two approaches for assessing the genetic similarity of virioplankton populations as defined by genome size / S. Jamindar, S. W. Polson, S. Srinivasiah, L. Waidner, K. E. Wommack // Appl. Environ. Microbiol. 2012. Vol. 78, N 24. P. 8773–8783. https://doi.org/10.1128/AEM.02432-12

Genetic diversity and temporal dynamics of phytoplankton viruses in East Lake, China / M. N. Wang, X. Y. Ge, Y. Q. Wu, X. L. Yang, B. Tan, Y. J. Zhang, Z. L. Shi // Virol. Sin. 2015. Vol. 30, N 4. P. 290–300. https://doi.org/10.1007/s12250-015-3603-6

Genetic diversity of cyanophages of the Myoviridae family as a constituent of the associated community of the Baikal sponge Lubomirskia baicalensis / T. V. Butina, S. A. Potapov, O. I. Belykh, S. I. Belikov // Russ. J. Genet. 2015. Vol. 51, N 3. P. 313–317. https://doi.org/10.1134/S1022795415030011

Hall T. BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT // Nucleic Acids Symp. Ser. 1999. Vol. 41. P. 95–98.

High diversity of the viral community from an Antarctic lake / A. López-Bueno, J. Tamames, D. Velázquez, A. Moya, A. Quesada, A. Alcamí // Science. 2009. Vol. 326, N 5954. P. 858–861. https://doi.org/10.1126/science.1179287

Huelsenbeck J. P., Ronquist F. MRBAYES: Bayesian inference of phylogenetic trees // Bioinformatics. 2001. Vol. 17, N 8. P. 754–755. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/17.8.754

International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) [Electronic resource]. URL: https://talk.ictvonline.org/taxonomy.

Isolation, growth and genome of the Rhodothermus RM378 thermophilic bacteriophage / S. Hjorleifsdottir, A. Aevarsson, G. O. Hreggvidsson, O. H. Fridjonsson, J. K. Kristjansson // Extremophiles. 2014. Vol. 18, N 2. P. 261–270. https://doi.org/10.1007/s00792-013-0613-x.

Komárek J., Cyanoprokaryota. Vol. 3: Heterocytous Genera // Büdel B., Gärtner G., Krienitz L. (eds.). Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd. 19/3, 2013. 1131 p.

Komárek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. T. 1: Chroococcales // Ettl H., Gerloff J., Heynig H., Mollenhauer D. (eds.). Süβwasserflora von Mitteleuropa. Bd 19/1, 1999. 548 p.

Komárek J., Anagnostidis K., Cyanoprokaryota. Vol. 2: Oscillatoriales // Büdel B., Krienitz L., Gärtner G., Schagerl M. (eds.). Süβwasserflora von Mitteleuropa. Band 19/2, 2005. 759 p.

Kozhova O. M., Izmest’eva L. R. Lake Baikal: Evolution and Biodiversity. Leiden : Blackhuys Publ., 1998. 447 p. 

Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets // Mol. Biol. Evol. 2016. Vol. 33, N 7. P. 1870-1874. https://doi.org/10.1093/molbev/msw054

Kutter E., Sulakvelidze A. Bacteriophages: Biology and Applications. CRC Press, 2005. 528 p.

Lewis K. Persister cells, dormancy and infectious disease // Nat. Rev. Microbiol. 2006. Vol. 5, N 1. P. 48. https://doi.org/10.1038/nrmicro1557

Liu L., Cai L., Zhang R. Co-existence of freshwater and marine T4-like myoviruses in a typical subtropical estuary // FEMS Microbiol. Ecol. 2017. Vol. 93, N 11. https://doi.org/10.1093/femsec/fix119

Marine T4-type bacteriophages, a ubiquitous component of the dark matter of the biosphere / J. Filée, F. Tétart, C. A. Suttle, H. M. Krisch // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005. Vol. 102, N 35. P. 12471–6. https://doi.org/10.1073/pnas.0503404102

Millard A.D., Pearce D., Zwirglmaier K. Biogeography of bacteriophages at four hydrothermal vent sites in the Antarctic based on g23 sequence diversity // FEMS Microbiol. Lett. 2016. Vol. 363, N 7. P. fnw043. https://doi.org/10.1093/femsle/fnw043

Molecular analysis of the major capsid genes (g23) of T4-type bacteriophages in an upland black soil in Northeast China / G. Wang, Z. Yu, J. Liu, J. Jin, X. Liu, M. Kimura // Biol. Fertil. Soils. 2011. Vol. 47, N 3. P. 273–282. https://doi.org/10.1007/s00248-012-0158-z.

Molecular genetic diversity of the Myoviridae family cyanophages in Lake Khövsgöl (Mongolia) / T. V. Butina, S. A. Potapov, O. I. Belykh, V. S. Mukhanov, O. A. Rylkova, N. Damdinsuren, B. Chojdash // Mol. Biol. 2014. Vol. 48, N 6. P. 906–910. https://doi.org/10.1134/S0026893314060041

Parfenova V. V., Gladkikh A. S., Belykh O. I. Comparative analysis of biodiversity in the planktonic and biofilm bacterial communities in Lake Baikal // Microbiology. 2013. Vol. 82, N 1. P. 91–101. https://doi.org/10.1134/S0026261713010128

Phylogenetic diversity of T4-like bacteriophages in Lake Baikal, East Siberia / T. V. Butina, O. I. Belykh, S. Y. Maksimenko, S. I. Belikov // FEMS Microbiol. Lett. 2010. Vol. 309, N 2. P. 122–129. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2010.02025.x.

Phylogeny of the major head and tail genes of the wide-ranging T4-type bacteriophages / F. Tetart, C. Desplats, M. Kutateladze, C. Monod, H. W. Ackermann, H. M. Krisch // J. Bacteriol. 2001. Vol. 183, N 1. P. 358–366. https://doi.org/10.1128/JB.183.1.358-366.2001.

Presence and genetic diversity of microcystin-producing cyanobacteria (Anabaena and Microcystis) in Lake Kotokel (Russia, Lake Baikal Region) / O. I. Belykh, E. G. Sorokovikova, G. A. Fedorova, O. V. Kaluzhnaya, E. S. Korneva, M. V. Sakirko, T. A. Sherbakova // Hydrobiologia. 2011. Vol. 671. N 1. P. 241–252. https://doi.org/10.1007/s10750-011-0724-2

Rambaut A. Tracer v1.6. [Electronic resource]. URL: http://beast.bio.ed.ac.uk/Tracer//2013.

Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world’s greatest freshwater biodiversity in danger? / O. A. Timoshkin, D. P. Samsonov, M. Yamamuro, M. V. Moore, O. I. Belykh, V. V. Malnik, M. V. Sakirko, A. A. Shirokaya, N. A. Bondarenko, V. M. Domysheva, G. A. Fedorova, A. I. Kochetkov, A. V. Kuzmin, A. G. Lukhnev, O. V. Medvezhonkova, A. V. Nepokrytykh, E. M. Pasynkova, A. E. Poberezhnaya, N. V. Potapskaya, N. A. Rozhkova, N. G. Sheveleva, I. V. Tikhonova, E. M. Timoshkina, I. V. Tomberg, E. A. Volkova, E. P. Zaitseva, Y. M. Zvereva, A. B. Kupchinsky, N. A. Bukshuk // J. Great Lakes Res. 2016. Vol. 42, N 3. P. 487–497. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2016.02.011

Short C. M., Suttle C. Nearly Identical Bacteriophage Structural Gene Sequences Are Widely Distributed in both Marine and Freshwater Environments Nearly Identical Bacteriophage Structural Gene Sequences Are Widely Distributed in both Marine and Freshwater Environments // Appl. Environ. Microbiol. 2005. Vol. 71, N 1. P. 480–486. https://doi.org/10.1128/AEM.71.1.480-486.2005

Sponge-associated microorganisms: evolution, ecology, and biotechnological potential / M. W. Taylor, R. Radax, D. Steger, M. Wagner // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2007. Vol. 71. N 2. P. 295–347. https://doi.org/10.1128/MMBR.00040-06

Survey of major capsid genes (g23) of T4-type bacteriophages in rice fields in Northeast China / G. Wang, J. Jin, S. Asakawa M. Kimura // Soil Biol. Biochem. 2009. Vol. 41. N 2. P. 423–427. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.11.012

Suttle C. A. Viruses in the sea // Nature. 2005. Vol. 437. N 7057. P. 356–361. https://doi.org/10.1038/nature04160

Viruses as Winners in the Game of Life / G. Cobian, A. Georgina, M. Youle, V. A. Cantu, B. Felts, J. Nulton, F. Rohwer // Annu. Rev. Virol. 2016. Vol. 3. N 1. P. 197–214. https://doi.org/10.1146/annurev-virology-100114-054952

Zhong X., Jacquet S. Differing assemblage composition and dynamics in T4-like myophages of two neighbouring sub-alpine lakes // Freshw. Biol. 2014. Vol. 59. N 8. P. 1577–1595. https://doi.org/10.1111/fwb.12365