ALGOLOGICKÉ KULTIVAČNÍ TECHNIKY

SBÍRKY MIKROORGANISMŮ

Sbírky – definice a význam

Sbírky kultur mikroorganismů mohou být různé velikosti a různých forem. Může se jednat o malé pracovní sbírky jednotlivých výzkumných pracovníků nebo skupin a laboratoří nebo o sbírky, které jsou součástí některé z veřejných výzkumných institucí a poskytují servisní služby, jak zaměstnancům dané instituce, tak jiným subjektům – výzkumným nebo vzdělávacím institucím či komerčním subjektům. Sbírky mikroorganismů představují úložiště a také distribuční centra biologického materiálu (Smith, 2010). Hlavním posláním sbírek mikroorganismů je sdružovat, udržovat a distribuovat kultury mezi uživatele a hrají důležitou roli v ex situ ochraně mikroorganismů (Uruburu, 2003), pro ex situ ochranu mikrobiální diverzity je v případě sbírek zásadní udržování typového materiálu – referenčních kmenů (viz Box 1.2.).

Většina veřejných sbírek funguje jako servisní pracoviště, nabízející svým uživatelům poměrně širokou škálu služeb a řešící některé výzkumné otázky (Uruburu, 2003):

  1. sdružování, udržování a poskytování kmenů;

  2. sdružování dat spojených s uloženými kmeny a jejich sdílení – především formou různých katalogů udržovaných kmenů;

  3. udržování ex situ mikrobiální diverzity;

  4. provádění identifikace udržovaných kmenů – dnes především moderními metodami molekulární biologie;

  5. nabízení možnosti uložení kmene;

  6. organizování seminářů, workshopů apod.;

  7. provádění vlastního výzkumu, spojeného především s taxonomií, udržováním kultur a jejich dlouhodobým udržováním (prezervace);

  8. konzultační a metodická činnost.

Ať už se jedná o sbírku pracovní nebo sbírku veřejnou, je pro její správné fungování zásadní detailní dokumentace udržovaných kultur. Každá kultura by měla mít jedinečné označení – sbírky používají unikátní kombinaci akronymu svého jména a přírůstkového čísla kmene (např. CCALA 210, SAG 247-1a, UTEX 121 apod.), podle tohoto kódu lze jednoznačně určit, z jaké sbírky kultura pochází. Sbírky mezi sebou často kultury vyměňují, aby kultury existovaly ve více kopiích, pak je běžné odkazování na uložené kopie v rámci záznamu o kmenu. Krom kódového označení by měla být kultura určena alespoň na rodové úrovni, v případě veřejných sbírek je často používáno determinace uvedené ukladatelem kmene, pokud dojde k revizi a upřesnění determinace, uvádí se původní jméno jako synonymum nebo jako původní určení. Důležitou součástí jsou také informace o lokalitě, ze které byl získán materiál, z něhož byl izolován kmen, dále pak informace o jeho ekologii a další relevantní údaje. Další údaje se pak vztahují k udržování kmene ve sbírce a zahrnují typ kultivačního média, kultivační podmínky, informace o možnostech kryoprezervace. V současné době jsou také uvedena čísla sekvencí uložených ve veřejných databázích a také publikace z výzkumu, ve kterém byl kmen použit. Příklad katalogového záznamu je uveden na Obrázku 1.2.

Obr. 1.2. Příklad katalogové záznamu kmene CCALA 210 Actinochloris sphaerica.

Mikrobiologické sbírky jsou často specializovány v rámci určitých oborů, například sbírky patogenních organismů, sbírky mlékárenských mikroorganismů apod., případně se specializují na určité skupiny organismů, např. sbírky hub, kvasinek, prvoků, sinic a řas apod. V rámci těchto sbírek jsou udržovány různé typy kultur (Lapage & Shelton, 1970):

(1) referenční kmeny sloužící jako podklad pro popis nových rodů nebo druhů (viz Box 1.2.)

(2) patentové kmeny, které jsou součástí patentové přihlášky (viz Kapitola 1.3.)

(3) ostatní kmeny, které jsou využívány pro výuku, výzkum, aplikované nebo komerční využití.

Kmeny ve sbírkách jsou často udržovány ve dvou režimech – veřejně přístupné kmeny a kmeny v neveřejné části sbírky. Veřejně přístupné kmeny jsou publikovány v katalogu a jsou dostupné kterémukoliv uživateli, stejně tak jako detailní informace o těchto kmenech. Informace o kmenech, které jsou udržovány v neveřejné části, nejsou přístupné jiným uživatelům než ukladateli kmene, kmen není uveden v katalogu a jediná dohledatelná informace ve spojení s tímto kmenem je jeho označení. V neveřejné sbírce jsou udržovány kmeny, které jsou součástí patentové přihlášky, nebo takové kmeny, u kterých si jejich neveřejné uložení vyžádal ukladatel. Udržování v neveřejné části sbírky je ve většině sbírek zpoplatněna.

Typový materiál – referenční kmeny

Popis nových organismů se v botanice řídí podle Mezinárodního kódu nomenklatury řas, hub a rostlin, který představuje souhrn pravidel, podle kterých se řídí vědecké pojmenování taxonů rostlin, řas a hub. Cílem těchto pravidel je sjednotit způsob popisování organismů.

Jednou z podmínek je stanovení typového materiálu, na jehož základě byl proveden popis nového rodu nebo druhu. Tento typový materiál musí být uložen v některém z herbářů a místo jeho uložení je součástí popisu organismu. Toto pravidlo dobře funguje pro herbářové položky rostlin a hub, v případě řas je využití herbářového materiálu komplikovanější (degradace morfologie, DNA apod.). Z tohoto důvodu se ukládá také živá kultura, ze které byla připravena herbářová položka do některé z veřejných sbírek, jako takzvaný referenční kmen (referenční kultura), do popisu organismu se uvádí sbírkové číslo kmene.

Příklad části popisu nového rodu sinice s uvedením detailů o typové lokalitě, uložení typového materiálu (tzv. holotyp) a referenčního kmene (Kaštovský et al., 2014):

Cyanocohniella Kaštovský, Berrendero, Hladil et Johansen, gen. nov.

Type species: Cyanocohniella calida Kaštovský, Berrendero, Hladil et Johansen, spec. nov.

Habitat: Thermal mineral water and atmophytic localities around thermal springs.

Type: CZECH REPUBLIC. Karlovy Vary, 50°13’06.0”N, 12°53’08.6”E 445 m a.s.l., J. Hladil, 2012 (holotype CBTS! A-023, Herbarium for Nonvascular Cryptogams at the Department of Botany, Faculty of Science, University of South Bohemia, Czech Republic). Reference Strain: Cyanocohniella calida CCALA 1049 (Culture Collection of Autotrophic Organisms at the Institute of Botany, Třeboň, CZ).

Federace sbírek

Většina sbírek mikroorganismů (přehled hlavních sbírek sinic a řas je uveden v Boxu 1.3.) je sdružená ve World Federation for Culture Collections (WFCC, http://www.wfcc.info), což je organizace založená v roce 1972. Hlavními cíli této organizace je po celém světě koordinovat a zprostředkovávat aktivity spojené se sbírkovou činností, a především provozování platformy World Data Centre for Microorganisms (viz dále). Vlastní činnost organizace je především poradenská a zprostředkovatelská, s cílem podporovat sbírky, snížit riziko zániku sbírek, propagační činnost a koordinace při implementaci mezinárodních dohod spojených s provozem sbírek a práce s biologickým materiálem, včetně právního servisu. Federace sbírek má několik komisí, které mají na starosti agendu spojenou se sbírkami, z nichž asi nejdůležitější jsou komise Biodiversity Committee, která dohlíží na dodržování pravidel a závazků vycházejících z Úmluvy o biologické rozmanitosti a s ní souvisejícím Nagojským protokolem (viz dále), Patents Committee zaměřující se na právní pozadí patentování vlastností mikroorganismů v souladu s mezinárodními dohodami (především Budapešťská smlouva o mezinárodním uznávání uložení mikroorganismů k účelům patentového řízení, viz dále) nebo Endangered Collections Committee, která má za úkol zajišťovat metodickou a expertní pomoc pro sbírky, kterým hrozí z jakéhokoliv důvodu zánik.

Na úrovni evropského kontinentu funguje organizace, která sdružuje různé sbírky kultur mikroorganismů European Culture Collection's organisation (ECCO http://www.eccosite.org. Tato organizace vznikla v roce 1981 a jejím hlavním cílem je zprostředkování spolupráce a výměny znalostí a informací spojených se všemi aspekty sbírek, za tímto účelem také organizuje vlastní konference. V současné době je v této organizaci 61 členů z 22 evropských zemí, organizace pořádá také pravidelné konference.

V rámci světové federace sbírek byla založena webová platforma World Data Centre for Microorganisms (WDCM, http://www.wdcm.org), která má spojovat informace spojené s výzkumem mikroorganismů a která umožňuje prohledávání různých databází. V rámci platformy je možné využívat databáze, z nichž nejzásadnější je databáze CCINFO (Culture Collection Information Worldwide), v níž jsou uloženy informace z téměř 800 sbírek ze 77 zemí nebo regionů, čítající data o více než 3 milionech kultur mikroorganismů, 1,4 milionu kultur bakterií apod. Podobným užitečným zdrojem informací je Global Catalogue of Microorganisms umožňující vyhledávání, v jakých sbírkách jsou uloženy kultury zájmových mikroorganismů. V rámci WDCM jsou dále nabízeny možnosti hledání referenčních kmenů (Reference Strain Catalogue), který však obsahuje informace pouze o bakteriích a vláknitých houbách a kvasinkách, informace o genomech typových kmenů jsou shromažďovány v rámci GCM Type strain genome database. Součástí WDCM je také platforma spojená s výzkumem mikrobiomu, citační databáze Bio-resource Citations.

Přehled sbírek sinic a řas

Pracovní sbírky

  • HBÚ AV ČR: Biologické centrum AV ČR, Hydrobiologický ústav (sbírka planktonních sinic a řas, bentické sinice rodu Anabaena)

  • ÚPB AV ČR: Biologické centrum AV ČR, Ústav půdní biologie (sbírka půdních sinic a řas)