Genetic potential for methane metabolism in the Greenland subglacial ecosystem

• Main Author: Rybár, Marek
• Other Authors: Stibal, Marek, Šabacká, Marie
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta 2020
• Subjects: subglaciální ekosystém; ledovce; mikrobiální aktivita; organická hmota; cyklus uhlíku; metan; subglacial ecosystem; glaciers and ice sheets; microbial activity; organic matter; carbon cycling; methane; Greenland; glacier; Ice Sheet
• Online Access: http://hdl.handle.net/20.500.11956/116592

Subglacial environments, located at the interface of glacier ice and bedrock, represent one of the major ecosystems associated with glaciers and ice sheets. This environment contains liquid water and underlying sediment with large amounts of organic matter overridden during periods of ice advance. Large areas of subglacial sediment are exposed annually by glacier melting and retreat, which affects the subglacial carbon stores and may significantly impact regional carbon fluxes. Due to the widespread anoxia at glacier beds, subglacial environments are potential producers and reservoirs of methane that can be released into the atmosphere as a consequence of glacial retreat. While the presence of methanogens and methane oxidisers has been shown based on 16S rRNA gene data, no data on the functional genetic potential for methane metabolism currently exist. In this study, the first subglacial metagenomes obtained from subglacial sediment exported from beneath the Greenland ice sheet by a meltwater river were used to characterize the metabolic potential for methane metabolism by the identification and quantification of genes involved in methane production and consumption. Functional genes of potential syntrophic pathways were also investigated. Functional genes of methanogenesis/anaerobic oxidation of methane and. Subglaciální prostředí se nachází na rozhraní ledovců a jejich podloží. Představuje jeden z hlavních ekosystémů spojených s ledovci a ledovcovými pokrývkami. Zahrnuje tekutou vodu i jemný materiál rozdrcený pohybem ledovců obsahující organický materiál. Velké oblasti subglaciálního sedimentu jsou každoročně obnaženy kvůli tání a ústupu ledovců, což ovlivňuje subglaciální zásoby uhlíku a může mít významný dopad na regionální toky uhlíku. Vzhledem k rozšířené anoxii v ledovcových podloží jsou subglaciální prostředí potenciálními producenty a zásobárnami metanu, který může být uvolněn do atmosféry v důsledku ústupu ledovců. Zatímco přítomnost metanogenů a organizmů oxidujících metan v subglaciálním prostředí byla ukázána na základě 16S rRNA genových dat, v současné době neexistují žádná data o funkčním genetickém potenciálu metabolismu metanu. V této studii byly poprvé využity metagenomy, získané ze subglaciálního sedimentu exportovaného řekou zpod Grónského ledovce, k charakterizaci metabolického potenciálu metabolismu metanu a identifikaci a kvantifikaci genů zapojených do produkce a spotřeby metanu. Byly také zkoumány funkční geny potenciálních syntrofních drah. Funkční geny metanogeneze/anaerobní oxidace metanu a metanotrofie byly zaznamenány ve všech čtyřech metagenomech. Výsledky analýz poskytují. Katedra ekologie Department of Ecology Faculty of Science Přírodovědecká fakulta