piilossa näkyvillä–erittäin runsas ja monipuolinen planktoninen makean veden Kloroflexi

pääjakson Chloroflexi runsaus ja monimuotoisuus makeanveden ympäristöissä

16S rRNA-lukuainepitoisuudet 117 metagenomista järvistä, altaista ja joista, pääjakson Chloroflexi edustajat muodostivat jopa 7% prokaryoottinen yhteisö epilimnionissa (kuva. 1a, b), kuitenkin suuret vaihtelut. Aiempien havaintojen tapaan CL500-11-sukuhaara hallitsi hypolimnioninäytteitä (saavutti vähintään 16% kaikista paitsi yhdestä näytteestä ja lähes 27% yhdestä Biwajärven näytteestä) (Kuva. 1c), lukuun ottamatta vähemmän tunnettua ryhmää, jota kutsutaan tk10-klusteriksi. Suurin osa Silva-tietokannan tk10: een liittyvistä 16S rRNA-sekvensseistä on peräisin maaperästä, ihmisen ihosta tai tuntemattomista metagenomisista näytteistä, kun taas vain neljä (1,5%) on peräisin freshwatesista (Lisätiedosto 1: kuva S1A).

Kuva. 1
kuva1

Distribution of Chloroflexi-related 16s rRNA read in unassembled metagenomic datasets of freshwater environments. Kloroflexiin liittyvät 16S rRNA-lukemat jaettiin edelleen alemmille taksonomisille tasoille perustuen parhaaseen BLASTIIN luokkatasoiseen taksoniin. Arvot on esitetty prosenttiosuutena koko prokaryoottinen yhteisö makeanveden järvissä, B joet, ja C syvä järvi hypolimnion. Kokoamiseen käytettiin harmaalla korostettuja aineistoja. Täydellinen luettelo käytetyistä tietojoukoista ja niiden metatiedoista on saatavilla lisätiedostossa 4: Taulukko S3

yllättäen epilimnion-näytteitä hallitsivat ”SL56 marine Groupiin” liitetyt sekvenssit (jopa ca. 5% prokaryoottien kokonaisyhteisöstä). SL56-liittyvät sekvenssit SILVA on otettu talteen makeavetisestä järvestä ja Global Ocean Series datasets (GOS). GOS-näyte, josta ne kuvattiin, on kuitenkin itse asiassa makean veden aineisto, Gatunjärvi (Panama). Se on aivan selvää meidän tulokset (Kuva. 1; Lisätiedosto 1: Kuva S2), että tätä klusteria esiintyy johdonmukaisesti vain järvissä, tekojärvissä ja joissa, mutta ei merellisessä elinympäristössä, mikä viittaa siihen, että sitä on virheellisesti kutsuttu ”meriryhmäksi.”Toinen ryhmä sekvenssien, kutsutaan jg30-KF-CM66, kuvattu eri ympäristöissä (uraani kaivosjäte kasa, Maaperä, Makea vesi, Merivesi sarake, ja sedimentti), havaittiin olevan ensisijaisesti jaettu jokien (erityisesti joen Amazon) kuin järviä (Kuva. 1a, b), joskin hyvin pienillä pitoisuuksilla (enintään 1% prokaryoottien kokonaismäärästä). Samanlaisia pitoisuuksia havaittiin Kaspianmeren murtovesissä (syvyydet 40 m ja 150 m) (lisätiedosto 1: kuva S2).

emme kuitenkaan löytäneet tukea sar202-klusterin tai sen makean veden sisaren clade CL500-9: n esiintymiselle kaikissa tutkituissa makean veden metagenomisissa aineistoissa. Meri-ja murtovesissä SAR202: ta tavataan lähes yksinomaan tummissa afoottisissa kerrostumissa, joissa se muodostaa jopa 30% prokaryoottien yhteisöstä . Jos makean veden elinympäristöissä esiintyy SAR202-sukuisia kladeja, ne eivät varmastikaan ole kovin runsaita tai eivät ehkä ole peräisin alkuperäisen raportin vesipatsaasta (Lisätiedosto 1: kuva S1). Yleisesti ottaen, vaikka makean veden epilimniassa Kloroflexiä on suhteellisesti paljon vähemmän kuin syvemmissä vesissä, ne ovat rikkaiden ja laajalle levinneiden uusien ryhmien koti.

näiden havaintojen perusteella on myös selvää, että tässä tarkastelluissa vesiympäristöissä (makeassa vedessä, murtovedessä ja meriympäristössä) Kloroflexien edustajien monimuotoisuus on huomattavasti erilainen, ja makeassa vedessä on fylogeneettisesti monipuolisempi ryhmävalikoima kuin murtovedessä tai merissä. Lisäksi on selvää näyttöä siitä, että makean veden vain ryhmät (esim., SL56) ja ainoastaan meri-ja murtovesiryhmät (SAR202), toistaen, että suolapitoisuus estää mikrobien elinympäristön siirtymisen makean veden ja meriekosysteemien välillä . Se ei suinkaan ole ylitsepääsemätön este, koska suhteellisen äskettäin siirryttiin makeasta vedestä mereen (esim. Methylopumilus spp.”ja marine OM43 ) ja käänteisesti (marine Pelagibacter ja freshwater LD12) on molempia ehdotettu. On kuitenkin todennäköistä, että murtovesistä löytyviä ryhmiä voidaan ehkä yksinkertaisesti paremmin ”pohjustaa” menestyksekkäämpiä tutkimusretkiä varten. Löydämme esimerkkejä ryhmistä, joita esiintyy makean ja murtoveden metagenomeissa (JG30-KF-CM66 ja CL500-11).

tärkeimmät makean veden Kloroflexi-edustajat

Kloroflexiin liittyvien kontioiden automaattinen Sitominen 14 eri ympäristöön (28 järveä/tekoallasta, 26 jokea ja 3 murtovesidataa) kuuluvien 57 aineiston kokoonpanoista johti yhteensä 102 Magsin (metagenomi-koottujen genomien) erotteluun (Lisätiedosto 2: taulukko S1). Fylogenominen analyysi MAGs 30% tai suurempi täydellisyys (n = 53) osoittaa, että huomattavan suuri monimuotoisuus MAGs otettiin talteen lähes kaikki tunnetut Kloroflexi luokat (Fig. 2). Kolmekymmentäviisi MAGs muodosti kolme erillistä uutta luokkatasoista linjaa, joilla ei ollut saatavilla kulttuurisia edustajia (SL56, TK10 ja JG30-KF-CM66).

Kuva. 2
kuva2

Kloroflexi-rekonstruoitujen Magojen Fylogeniaa. Suurin todennäköisyys phylogenomic puu rekonstruoidaan lisäämällä täydellinen genomit ja käytettävissä MAGs edustajia kaikista tunnetuista Kloroflexi luokat ja rekonstruoitu MAGs tämän tutkimuksen täydellisyyden yli 30% (esitetty punaisella makean veden peräisin MAGs ja sininen Kaspianmeren MAGs) on sisäänrakennettu puu elämän PhyloPhlAN. Tähdellä MAG: n vieressä näkyy 16S rRNA. Bootstrap-arvot ( % ) on merkitty jokaisen solmun juureen. Lifestyle-vihjeiden legendat ovat vasemmassa alakulmassa. Keskimääräinen nukleotidi identity comparison (Ani) lämpökartta MAGs kunkin klusterin näytetään oikealle kunkin klusterin. Samaan lajiin kuuluvat rekonstruoidut genomit on esitetty harmaan laatikon sisällä. Ani: n väriavain näkyy vasemmassa alareunassa. Vihreä laatikko näyttää klorofleksian luokan aerobiset anoksigeeniset fototrofiset jäsenet

vaikka fluoresenssi in situ hybridisaatio seurasi katalysoitu reporter deposition (CARD-FISH) havaittu suuria määriä CL500-11 soluja Lake Zürich epilimnion aikana osittainen mixis talvella, huippu runsaus oli aina löydetty syvemmillä alueilla, sekä järven Zürich (jopa 11% kaikista prokaryootit; Fig. 3a)ja Biwajärvi (enintään 14%; Kuva. 3d). Cl500-11 runsaus korreloi negatiivisesti sekä lämpötilan että A-klorofyllin pitoisuuden kanssa (Lisätiedosto 1: Kuva S3). Řimovin Säiliönäytteissä CL500-11 oli kuitenkin alle havaitsemisrajan (< 0, 18%), mikä viittaa siihen, että tämä suhteellisen matala elinympäristö (suurin syvyys 43 m) ei ole suositeltava lokero tälle bakteeriryhmälle (Lisätiedosto 1: kuva S4). KORTTIKALA on aiemmin visualisoinut cl500-11-soluja, ja niiden on osoitettu olevan suuria, kaarevia soluja . Samanlaisia muotoja ja kokoja havaittiin ZÜRICHJÄRVEN KALANÄYTTEISSÄ, joiden keskipituus oli 0,92 µm (vaihteluväli 0,4–1,6 µm; n = 277) ja leveydet 0,28 µm (vaihteluväli 0,19–0,39 µm). Analysoidaan solumääriä (mediaani 0.06 µm3) ja tämän klusterin biomassa verrattuna kaikkiin prokaryootteihin (Kuva. 3c) viittaa siihen, että CL500-11-populaation osuus mikrobibiomassan kokonaismäärästä on erittäin suuri. Niiden biomassan ja runsauden suhde on lähes 2, eli 10% runsaudessa ne muodostavat lähes 20% prokaryoottisen biomassan kokonaismäärästä, mikä osoittaa huomattavaa sopeutumista suhteellisen oligotrofiseen syvään hypolimnioniin, saavuttaen suuret populaatiot, vaikka niiden suuret solukoot.

Kuva. 3
kuva3

Spatiotemporaalijakauma ja eri Kloroflexi-sukujen solumuoto perustuu KORTTIKALA-analyysiin. Kausidynamiikka ja eri Kloroflexi-linjojen vertikaalinen kerrostuminen CARD-FISH-analyysin mukaan zürichjärvessä viidessä näytteenottoajankohdassa ja B Řimovin Tekojärvessä neljässä näytteenottoajankohdassa vuoden 2015 aikana. Pinotut palkit osoittavat Dapi-värjättyjen solujen prosenttiosuuden (yläakseli), ja sileät linjat osoittavat veden lämpötilan, hapen ja klorofyllin A: n pystysuorat profiilit (ala-akseli). C-Solutilavuus (µm3) KORTTIKALOJEN värjäämää Kloroflexiä CL500-11 (n = 277) ja kaikkia prokaryootteja (n = 3789) Zürichjärven syvyysprofiilissa 3.marraskuuta 2015. Ruuduissa näkyvät 5. ja 95. prosenttipiste, ja pystyviiva edustaa mediaania. CL500-11: n runsauden ja biomassan osuus prokaryooteista, joilla on sama syvyysprofiili, on esitetty oikealla. d Klorofleksilinjojen runsaus Biwajärven 65 metrin syvyydessä neljällä näytteenottokerralla vuonna 2016. e CARD-kala kuvia eri Kloroflexi lineages. Jokaiselle pylväälle on esitetty identtinen mikroskooppinen kenttä, jossa Dapi-värjätyt solut ovat ylhäällä ja bakteerit värjäytyvät klusterikohtaisilla KORTTIKALAN koettimilla kunkin klusterin pohjalla. Asteikko näkyy jokaisen DAPI-värjätyn solukentän oikeassa yläkulmassa

saimme talteen 11 MAGs (10 freshwaters, 1 murtovesi) varten CL500-11 yhteensä. Biwajärven kaikki neljä Magsaa eri kuukausilta muodostavat yhden lajin. Kaksi zürichinjärveltä peräisin olevaa lajia näyttävät kuitenkin elävän rinnakkain ympäri vuoden (maaliskuu, toukokuu ja marraskuu), ja yksi laji haarautuu michiganjärveltä aiemmin kuvatun MAG: n (CL500-11-LM) kanssa, ja toisella lajilla on läheisiä edustajia myös murtovesikaskapinassa (> 95% ANI) ja samankaltaisissa metagenomisissa fragmenteissa (viikunat). 2 ja 4c). Ehdotamme ehdokas suku Profundisolitarius (Pro. fun. di. so. li. ta’ri.us. L. ADJ. profundus deep; L. adj. solitarius alone; N. L. masc. n. Profundisolitarius a sole recluse from the deep) within Candidatus Profundisolitariaceae fam. Marraskuuta. cl500-11-klusterin osalta (anaerolinea-Luokka).

Kuva. 4
kuva4

Kloroflexi-rekonstruoitujen Magsien jakautuminen makeassa ja murtovesissä. Kloroflexi-klusterin sl56 (a), TK10 (b) ja CL500-11 (c) rekonstruoitujen MAGs: ien rekrytointi (rpkg) makean veden ja murtoveden aineistoihin. Makeanveden aineistot kuuluvat Euroopan (16), Aasian (9), Etelä – (5) ja Pohjois-Amerikan (47) järviin ja altaisiin, ja murtoveden aineistot sisältävät kolme Kaspianmeren syvyyttä (15 m, 40 m ja 150 m) koskevaa aineistoa (täydellinen luettelo käytetyistä aineistoista ja niiden metatiedot ovat saatavilla lisätiedostossa 4: taulukko S3). Zürichjärven, Biwajärven ja Kaspianmeren hypolimnion-aineistot on esitetty mustissa laatikoissa. Samaan lajiin kuuluvat genomit näkyvät harmaassa laatikossa

toisaalta Sl56-ryhmä on Řimovin tekojärven hallitseva sukulinja (Maksimi 1.1%), sekä 16S rRNA: lla että KORTTIKALA-analyyseillä (viikunat. 1 ja 3). Suurimmat pitoisuudet olivat lähes aina noin 5-20 metrin korkeudella n. 15 °C, mikä viittaa siihen, että tämä ryhmä on ensisijaisesti epilimneettinen (Lisätiedosto 1: kuvat S3 ja S4). Tällä vesipatsaan alueella (termokliini) on lämpötilagradientin lisäksi huomattavasti pienempi valovoima pintakerroksiin verrattuna. Heikosti valaistujen syanobakteerien (Planktothrix rubescens) huippupitoisuudet noin 13 metrin syvyydessä zürichjärven ositetuissa kesäprofiileissa vastaavat SL56: n enimmäispitoisuuksia (Lisätiedosto 1: kuva S3). SL56-solut ovat sauvamaisia ja pitkänomaisia (keskimääräinen pituus = 0,68 ± 0,25 µm; keskimääräinen leveys = 0,35 ± 0,09 µm; n = 6; Kuva. 3 e). Tietääksemme tämä on ensimmäinen raportti makeanveden spesifisestä Kloroflexiryhmästä, joka näyttää viihtyvän epilimnionissa.

SL56-klusterille kerättiin yhteensä 14 MAGs: ää (1 sisältää 16S rRNA: ta) ja ne muodostavat luokkatason linjan, joka eroaa huomattavasti kaikista tunnetuista Kloroflexeistä (Kuva. 2). Niiden ainoa sukulainen on yksittäinen MAG (Chloroflexi CSP1-4), joka on kuvattu pohjavesisedimentistä . 16S rRNA clade, johon CSP1-4 tiettävästi liittyy, on gitt-GS-136 , ja suurin osa tämän kladin sekvensseistä on peräisin joko maaperästä tai joen sedimenteistä (tietoa Silvan taksonomiasta). Kuitenkin, emme pystyneet havaitsemaan mitään 16S rRNA sekvenssi (osittainen tai täydellinen) käytettävissä genomi sekvenssi CSP1-4. Seuraavaksi lähin kladi (16S rRNA: n taksonomiassa) gitt-GS-136: n ja SL56: n kanssa on kd4-96, jonka sekvenssit saatiin samoista elinympäristöistä (KS.Lisätiedosto 1: kuva S1B). Lisäksi kaikki tunnetut 16S rRNA sekvenssit SL56 ryhmä peräisin vain freshwaters (Lake Gatun, Lake Zurich, jne.). Yhdessä näyttää siltä, että makeanveden SL56-suvun lähimmät fylogeneettiset sukulaiset elävät maaperässä tai sedimentissä.

SL56 MAGs rekonstruoitiin maantieteellisesti kaukaisista paikoista (Eurooppa, Pohjois-ja Etelä-Amerikka, Fig. 2), ja ainakin yhdeksän eri lajia voitiin havaita (ANI, Kuva. 1). Biwa-järven näytteistä ei saatu MAGs: ia, mutta kolme 16S rRNA-sekvenssiä haettiin linnoittamattomina kontigeina. Rekonstruoitu MAGs ovat maailmanlaajuisesti jakautunut pitkin makeanveden aineistoja epilimnion (ei havaittu syvä hypolimnion) (Kuva. 4 ja Lisätiedosto 1: kuva S6). Kaspianmereltä ei rekonstruoitu yhtään SL56-Lippasta,eikä yhtään murtovesimetagenomeista värvättyä perimää. Ehdotamme ehdokkaaksi sukua Limnocylindrus (Lim.no.cy. lin ’ Drus. Gr. fem. n. limne järvi; L. masc. n. cylindrus a-sylinteri; N. L. masc. n. Limnocylindrus sylinteri järvestä) sisällä Limnocylindraceae fam. Marraskuuta., Limnocylindrales ord.nov. ja Limnosylindria classis. Marraskuuta. Kloroflexi SL56-klusterille.

TK10 16s rRNA-sekvenssejä havaittiin korkeimmilla pitoisuuksilla Biwa-järven hypolimnioninäytteissä (maksimi ca. 2%) (Kuva. 1 A, c). Solut olivat soikeita, joiden arvioitu pituus oli 1,08 ± 0,1 µm ja leveys 0,84 ± 0,09 µm (n = 12; Kuva. 3 e). Koherentti klusterin yhdeksän MAGs (kolme Sisältää 16S rRNA ylimääräinen tiedosto 1: Kuva S1) otettiin talteen maantieteellisesti kaukaisista paikoista (Euroopasta, Aasiasta ja Pohjois-Amerikasta). Nämä syvemmissä järvikerrostumissa viihtyvät huomattavan kosmopoliittiset eliöt eivät ole kovin monimuotoisia (ANI-arvot > 95%). Tämä näennäinen Alhainen monimuotoisuus voi olla seurausta hyvin erikoistunut kapealla tai mikä on todennäköisempää, tulos suhteellisen äskettäin siirtyminen makean veden, samanlainen ” Ca. Fonsibacter” (LD12 Alphaproteobacteria). 16S rRNA-edustajia ei havaittu varmuudella meri – tai murtovesimetagenomeissa, vaikka Silva-tietokannan 16S rRNA-sekvenssejä on saatu merisedimenteistä ja vesipatsaista (Lisätiedosto 1: kuva S1). 16S rRNA: n lähimmät sukulaiset näyttävät olevan joko maaperästä tai sedimenttinäytteistä, jotka viittaavat siihen, että nämä saattavat olla niiden alkuperäinen elinympäristö. Mielenkiintoista on, että tk10-klusteri on myös syvään haarautunut, vasta Sl56: n ja CSP1-4: n jälkeen Chloroflexi-fylogeneettisessä puussa, ja kaikki muut Kloroflexi-edustajat (MAGs tai isolaattigenomit) näyttävät polveutuvan näistä molemmista erillisestä haarasta. Ehdotamme ehdokas suku Umbricyclops (Um.bri.cy ” clops. L. fem. N. umbra shadow; L. masc. n. Kyklooppi (alk. Pyöreäsilmäinen; Kyklooppi) Kyklooppi; N. L. masc. n. Umbricyclops pyöreä-silmä elävät varjossa) sisällä Umbricyclopaceae fam. Marraskuuta., Umbricyclopales ord.nov., ja Umbricyclopia classis nov. tälle eliöryhmälle.

CARD-FISH-tulokset osoittavat, että JG30-KF-CM66-solut ovat pallomaisia ja niiden arvioitu halkaisija on 0,56 µm (± 0,15 µm; n = 8; Kuva. 3e), mutta hyvin pieniä osuuksia (< 0, 28%) havaittiin JG30-KF-CM66: lla Zürichjärvessä ja Řimovin tekojärven syvyysprofiileissa (Lisätiedosto 1: kuvat S3 ja S4). Saimme 12 MAGs, enimmäkseen syvän veden sarake (kahdeksan murtovesi, neljä makeanveden), yksi lähes täydellinen 16S sekvenssi, joka muodosti uuden luokan tason lineage in the fylogenomic analysis (Kuva. 1). Näiden Magsien lähimmät sukulaiset ovat marine SAR202 ja Dehalococcoidea (viikuna. 1 ja Lisätiedosto 1: kuva S1). Tämän rykelmän sisällä voidaan erottaa toisistaan erilliset murtoveden ja makean veden Magmojen ryhmät. Ehdotamme ehdokas suku Bathosphaera (Ba.YY.sphae ’ Ra. Gr. adj. bathos deep; L. fem. n. sphaera a sphere; N. L. fem. n. Bathosphaera cockoid bakteerit elävät syvällä) sisällä Bathosphaeraceae fam. Marraskuuta., Bathosphaerales ord.nov. ja Bathosphaeria classis. Marraskuuta. Kloroflexi JG30-KF-CM66-klusterille.

saimme talteen myös MAGs: ia luokissa Klorofleksia (neljä MAGs) ja Caldilineae (kaksi MAGs) (Fig. 1). Klorofleksia MAGs oli sukua mesofiiliselle Oskillochloris trichoides DG-6: lle Alahaarukassa Chloroflexineae (yksi MAG) ja kolme muuta MAGs Kouleothrix aurantiacalle Kouleotrichaceae-heimossa. Marraskuuta. muodostavat uuden alajärjestyksen, jolle ehdotamme nimeä Kouleothrichniae-alajärjestys. Marraskuuta. Yhdessäkään näistä lipuista ei ole merkittävää värväystä-paitsi niiden alkuperäpaikassa. Kaspianmeren 14 lippaan lisäksi, jotka liittyvät SAR202-klusteriin, josta ei keskustella täällä enempää, kuten ne on jo kuvattu .

makeanveden Kloroflexin vaikutus ekosysteemin toimintaan

Rekonstruoitujen Kloroflexi-Magien metaboliset oivallukset (täydellisyys ≥ 30%) viittaavat ensisijaisesti heterotrofiseen elämäntapaan, jota joissakin ryhmissä edistää valon avulla tuotettu energiantuotanto joko rodopsiinien (CL500-11, Kloroflexales, SL56 ja TK10) tai aerobisen anoksigeenisen fototrofian (Kloroflexales) kautta. Kunkin klusterin MAGs sisältää välttämättömiä geenejä keskeiseen hiilihydraattiaineenvaihduntaan, kuten glykolyysiin, glukoneogeneesiin ja trikarboksyylihappokiertoon. Assimilatorisen sulfaatin pelkistämisen Keskeiset geenit (3′-fosfoadenosiini-5 ’ – fosfosulfaatti (PAPS) – syntaasi ja sulfaatti-adenylyylitransferaasi) puuttuivat useimmista MAGs: ista, mikä viittaa eksogeenisten pelkistettyjen rikkiyhdisteiden hyödyntämiseen . Denitrifikaatiogeenejä (nitraattireduktaasi/nitriittioksidoreduktaasi alfa-ja beeta-alayksiköt ja nitriittireduktaasi) löytyi TK10 MAGs: ista, mutta myöhemmät molekyylitypen tuotannosta vastaavat entsyymit puuttuivat.

vesiympäristöissä Thaumarchaeota ja syanobakteerit ovat pääasiallinen kobalamiinin ja sen corrinoidisten esiasteiden lähde suurelle auksotrofien yhteisölle tai niille harvoille, jotka pystyvät pelastamaan . Kobalamiinin de novo-synteesillä on suuret metaboliset kustannukset, ja mustan kuningattaren hypoteesi on esitetty selitykseksi syistä, miksi vain harvat yhteisön jäsenet ryhtyvät sen tuotantoon . Yksikään rekonstruoiduista Kloroflexi-geeneistä ei koodaa corriinirenkaan biosynteesiin tarvittavia geenejä tyhjästä, eikä myöskään korkean affiniteetin kobalamiinia (BtuBFCD) tai muita epäiltyjä corrinoidisia (DET1174-DET1176) kuljettajia puuttunut, mikä voi olla seurausta genomin epätäydellisyydestä tai kuvaamattoman kuljettajaproteiinin käytöstä. Kaikki nämä organismit eivät kuitenkaan näytä olevan auksotrofeja, sillä Jg30-KF-CM66-klusterin MAGs koodaa kobiiniamidin geenejä kobalamiiniksi, joka hyödyntää tuotuja corrinoideja yhdessä riboflaviinin biosynteesireitin välituotteiden kanssa kobalamiinin syntetisoimiseksi . ZH-kloori-G3 MAG sisältää lähes täydellisen kobalamiinin talteenoton (vain puuttuu CobC) ja riboflaviinin biosynteesireitin (Lisätiedosto 3: taulukko S2).

Flagellar assembly-geenejä oli useissa Cl500-11-ja TK10-klustereiden mageissa (Kuva. 1 ja Lisätiedosto 3: taulukko S2). Kuitenkin L-ja P-rengaskomponentit, jotka ankkuroivat flagellan ulompaan kalvoon , puuttuivat kaikista flagelloiduista MAGs-ja referenssikloroflexi-genomeista (esim.Thermomicrobium, Sphaerobacter). Lisäksi MAGs-ja referenssikloroflexi-genomit eivät koodanneet geenejä LPS–biosynteesiä varten, eikä eritysjärjestelmiä havaittu Sec: tä ja Tat: ta lukuun ottamatta (tyypin I-IV eritysjärjestelmät, jotka on ankkuroitu ulompaan kalvoon, puuttuvat) (Lisätiedosto 3: taulukko S2). Yhdessä saatavilla olevien Kloroflexi-genomien vertaileva genomiikka vahvistaa päätelmiä, että vaikka elektronin mikrografit viittaavat siihen, että useimmissa tämän pääjakson jäsenissä on kaksi elektronin tiheää kerrosta, Kloroflexillä on todennäköisesti yksi lipidikalvo (monodermi) eikä kaksi (didermit) .

rodopsiinin kaltaiset sekvenssit tunnistettiin tämän tutkimuksen 18 MAGs: ssa cl500-11: n, Klorofleksian, SL56: n ja TK10: n edustajista, jotka ovat fylogeneettisesti lähimpänä ksantorhodopsiineja (Lisätiedosto 1: Kuva S8A ja B), ja ne on viritetty absorboimaan vihreää valoa samaan tapaan kuin muut makean veden ja rannikon rhodopsinit (Lisätiedosto 1: kuva S8C). Useat MAGs koodata geenejä karotenoidibiosynteesiä mahdollistaa mahdollisuuden karotenoidiantenni, joka on tunnusmerkki xanthorhodopsins . Jäämistä, jotka liittyvät sitovaan salinixantiiniin (salinibacter ruberin vallitseva karotenoidi), löysimme yllättävän suuren määrän säilyneitä (10 identtistä 12: sta ainakin yhdessä rhodopsiinisarjassa) (Lisätiedosto 1: Kuva S8D), mikä viittaa siihen, että karotenoidi antenni voidaan sitoa, jolloin ainakin osa näistä sekvensseistä bonafide ksanthorhodopsins.

jopa cl500-11: n ja TK10: n edustajat, joita esiintyy pääasiassa hypolimnionissa kerrostumisen aikana, kykenevät fototrofiaan; ne voivat kuitenkin mahdollisesti päästä fototrofian vyöhykkeelle talven ja alkukevään aikana. Rodopsiinipohjaisen fotoheterotrofian lisäksi haimme myös Klorofleksian luokan MAGs, joka koodaa fotosysteemin tyypin II reaktiokeskusproteiinien L ja M (pufL ja pufM), bakterioklorofyllin ja karotenoidibiosynteesin geenejä. PufM-geenisekvenssit ryhmittyvät muiden Kloroflexiin liittyvien pufM-sekvenssien kanssa (Lisätiedosto 1: kuva S9). Mitään todisteita hiilen sitomisesta 3-hydroksipropionaattireitin tai Calvin–Bensonin kiertokulun kautta ei kuitenkaan löydetty mistään MAG-merkkisestä fotosysteemistä, mikä voisi olla seurausta MAG-epätäydellisyydestä. Voi myös olla, että nämä ovat aerobisia anoksigeenisiä fototrofeja, jotka eivät kiinnitä hiiltä, esimerkiksi makean veden gemmatimonadeetit ja Acidobacterit (molemmat aerobisia) .

pelagisen Kloroflexin evolutiivinen historia

fylogenomisista analyyseistä käy ilmi, että tässä työssä talteen otetun pääjakson kloroflexi edustajien kokoelma sekä isolaateista ja MAGs: ista saadut olemassa olevat genomisekvenssit tarjoavat vain osittaisen luonnoksen pääjakson monimutkaisesta evoluutiohistoriasta yleisesti. Esimerkiksi erisuuntaisimmat haarat ” Ca. Limnocylindria” (SL56 cluster) ja ” Ca. Umbricyclopia ”(TK10 cluster)ei käytännössä ole läheistä sukua lukuun ottamatta pohjavesisedimenttiä MAG (sukua ” Ca. Limnosylindria”). Kuitenkin, liittyvät 16S rRNA klooneja on otettu talteen maaperästä/sedimenteistä molempien ryhmien, viittaa siirtymisiin pelaginen elämäntapa (Lisätiedosto 1: kuva S1B).

koska näille ryhmille ei esiinny sukua olevia marine 16s rRNA-sekvenssejä, sen lisäksi, että ne eivät ole havaittavissa merien metagenomisissa aineistoissa, voidaan myös päätellä, että niiden esivanhemmat ovat peräisin maaperästä/sedimentistä suolaisen ympäristön sijaan. Merellisen alkuperän mahdollisuutta ei voida muodollisesti sulkea pois, mutta siirtyminen maaperästä / sedimentistä makeaan veteen näyttää todennäköisimmältä. Lisäksi ottaen huomioon, että ” Ca. Limnocylindria ” ja ” Ca. Umbricyclopia ”eroaa ennen luokkien dehalococcoidea ja marine SAR202 (Luokka” Ca. Monstramaria”), jotka ovat toistaiseksi ainoat ekologisesti merkittävät merelliset Kloroflexit (entinen merisedimenteissä ja jälkimmäinen syvänmeren vesipatsaassa), on todennäköistä, että esivanhempien Kloroflexi on peräisin maaperän/sedimentin elinympäristöstä. Marine SAR202: n menestys syvissä valtamerissä on huomattava; se on planeetan laajimmalle levinnyt, ehkä lukumääräisesti runsain Kloroflexi-ryhmä. Sen lähimpien sukulaisten, Dehalococcoidean, noin 16 s rRNA-sekvenssejä on kuitenkin löydetty myös makeanveden sedimenteistä, vaikka valtaosa näyttääkin olevan syvistä merisedimenteistä (molemmat anoksisia elinympäristöjä).

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.