MicrobiologyMicrobiologyМикробиология0026-36563034-5464The Russian Academy of Sciences69874610.7868/S3034546425060012EXPERIMENTAL ARTICLESЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleThe 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)СТРУКТУРА СООБЩЕСТВА АНОКСИТЕННЫХ ФОТОТРОФНЫХ БАКТЕРИЙ И ОСОБЕННОСТИ ЗЕЛЕНЫХ СЕРОБАКТЕРИЙ В МЕРОМИКТИЧЕСКОМ ОЗ. БОЛЬШИЕ ХРУСЛОМЕНЫ (О. ОЛЕНИЙ, КАНДАЛАКШСКИЙ ЗАЛИВ БЕЛОГО МОРЯ, МУРМАНСКАЯ ОБЛАСТЬ, РОССИЯ)LuninaO. N.ЛунинаО. Н.

FRC “Fundamentals of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences”

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

onlun@yandex.ruPatsaevaS. V.ПацаеваС. В.email@example.comKadnikovV. V.КадниковВ. В.

FRC “Fundamentals of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences”

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

email@example.comKrasnovaE. D.КрасноваЕ. Д.email@example.comVoronovD. A.ВороновД. А.email@example.comKokryatskayaN. M.КокрятскаяН. М.email@example.comSavvichevA. S.СаввичевА. С.

FRC “Fundamentals of Biotechnology of the Russian Academy of Sciences”

ФИЦ “Фундаментальные основы биотехнологии” РАН

email@example.comS.N. Winogradsky Institute of Microbiology,Институт микробиологии им. С.Н. ВиноградскогоPhysics Department, Lomonosov Moscow State UniversityФизический факультет МГУ имени М.В. ЛомоносоваK.G. Skryabin Institute of BioengineeringИнститут биоинженерии им. К.Г. СкрябинаN.A. Pertsov White Sea Biological Station, Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State UniversityБеломорская биологическая станция им. Н.А. Перцова, Биологический факультет МГУ имени М.В. ЛомоносоваA.A. Kharkevich Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of SciencesИнститут проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАНN.P. Laverov FRC for Comprehensive Study of the Arctic, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesФедеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лаверова УрО РАНS.N. Winogradsky Institute of MicrobiologyИнститут микробиологии им. С.Н. Виноградского16122025946VOL 94, NO6 (2025)ТОМ 94, №6 (2025)49751016122025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://snv63.ru/0026-3656/article/view/698746

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).

В марте 2019 года проведены гидрохимические и микробиологические исследования меромиктического оз. Большие Хрусломены, искусственно отделенного от основного морского бассейна Белого моря. Показано, что гидрохимические параметры воды озера в марте 2019 и в марте 2017 годов практически совпадали, что подтверждает меромиктический статус водоема. В работе впервые применен метод разделения бактериохлорофиллов зеленых серных бактерий (ЗСБ) из спектров поглощения озерной воды, ранее разработанный на монокультурах ЗСБ. Согласно расчету, доля Бхл e коричнево-окрашенных ЗСБ в пике развития сообщества достигала трети от общего содержания Бхл (d + e). Показано, что даже малое содержание коричнево-окрашенных серобактерий, стабильно выживающих в воде озера, может замаскировать собой присутствие зелено-окрашенных серобактерий. В сообществе зоны хемоклина среди аноксигенных фотографиях бактерий (АФБ) доминировали Chlorobium phaeovibrioides (97.9—99.8% от всего сообщества АФБ). Также найдены Thiocapsa rosea, Thiocystis gelatinosa и Thiohalocapsa halophila. Микроскопические исследования коричнево-окрашенных изолотов вида Chlorobium phaeovibrioides показали высокое разнообразие морфотипов клеток и клеточных агрегатов (извитые нити, закрученные спирали, короткие цепочки), характерное для зелено-окрашенных бактерий вида Chlorobium phaeovibrioides (DSM 265) (ранее Chlorobium vibriforme sbsp. thiosulfatophilum DSM 265).

arctic ecosystemsWhite Seastratified water bodiesmeromictic lakesgreen sulfur bacteriaChlorobium phaeovibrioidesThiocapsaThiocystis gelatinosabacteriochlorophylls d and etotal concentration of chlorosomal bacteriochlorophyllsfluorescent separation of pigmentsарктические экосистемыБелое морестратифицированные водоемымеромиктические озеразеленые серные бактерииChlorobium phaeovibrioidesThiocapsaThiocystis gelatinosaбактериохлорофиллы d и eсуммарная концентрация хлоросомных бактериохлорофилловфлуоресцентное разделение пигментовThis research was funded by the Russian Science Foundation, grant № 25-24-00184 and the Ministry of Science and Higher Education of Russian Federation.Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 25–24-00184), а также в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.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.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.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.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/АОО20180315Лосюк 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/S003015742102012XLosyuk 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.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.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/S0026261714010081Лунина 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.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/S0026261719010041Лунина 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/S0026365619060090Lunina 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/S0026261719060092Лунина 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.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/S0026365623600268Саввичев 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.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/S0026261722100940Сапожников 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.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.00711-19Kadnikov 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/s10482‑019‑01308‑1Krasnova 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.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.Larsen H. On the culture and general physiology of the green sulphur bacteria // J. Bacteriol. 1952. V. 64. P. 187–196.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/bf00877171Pfennig N., Lippert K.D. Über das Vitamin B12-Bedürfnis phototropher Schwefelbakterien // Arch. Mikrobiol. 1966. V. 55. Р. 245–256. https://doi.org/10.1007/BF00410246Pfennig 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.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.2020.01945Savvichev 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