Microbiología Ambiental oxidación y fijación de carbono en la costa

Microbiología Ambiental (2011) 13 (3), 758-774 doi:10,1111 /j.1462-2920.2010.02380.x

Novela Gammaproteobacteria catalizar grupos de azufre oxidación y fijación de carbono en la costa, intermareal sedimentemi_2380 758..774

Sabine Lenk, Julia obtendría, Katrice Zerjatke, Niculina Musat, Rudolf Amann y Marc Mußmann٭ Instituto Max Planck de microbiología marina, Celsiusstraße 1, 28359 Bremen, Alemania.

Resumen

La oxidación del sulfuro de hidrógeno a azufre es esencial el ciclismo en hábitats marinos. Sin embargo, el papel de azufre oxidación microbiana en los sedimentos marinos y los microorganismos involucrados son en gran parte desconocidos, a excepción de las filamentosas, mat-bacterias formadoras. En este estudio hemos explorado la diversidad, abundancia y actividad de azufre oxidantes de procariotas (SOP) en sul- fidic sedimentos intermareales con 16S rRNA y gen funcional análisis de la secuencia, de hibridación in situ fluorescente (FISH) y microautoradiography.

El 16S rRNA análisis reveló que los distintos clados del inculto Gammaproteobacteria son importantes SOP en la marea los sedimentos. Esto fue apoyado por el predominio de gammaproteobacte- rial en bibliotecas de clones secuencias de genes que codifican el retroceso desasimilatoria sulfito reductasa (rDSR) y la adenosina phosphosulfate reductasa (APR).

Numerosas secuencias de los tres genes agrupados con inculto autotrï SOP. En consecuencia, el Gam- maproteobacteria representaron el 40% y un 70% de todos 14CO2- incorporar las células en los sedimentos superficiales como se muestra por microautoradiography. Por otra parte, análisis filogenético de los tres genes sugieren una discreta población de SOP que estaba más estrechamente relacionados con el azufre oxidantes de endosimbiontes originadas de la tubeworm Oligobrachia spp. PECES demostraron que los miembros de esta población (WS-Gam209 grupo) fueron

8 -1 abundantes, hasta llegar a 1,3 ≥ 10 ml (4,6 % del total de las células). Aproximadamente el 25% de esta población anteproyecto CO2, coherente con un metabolismo más probable chemolithoautotrophic basado en el azufre oxidación.

Por lo tanto, proponemos la hipótesis de que novela, gammaproteobacte- rial SOP conectados a las partículas de sedimento puede jugar un

recibió 13 2010 Octubre ; aceptado 14 2010 Octubre. ٭For contami- riera. E-mail mmussman@mpi-bremen.de ; Tel. (+ 49) 421 2028 936; Fax: (+ 49) 421 580 2028.

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papel más importante para extracción de sulfuro y la producción primaria en los sedimentos marinos que se había pensado.

Introducción

grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno son producidas por bacterias sulfato-reductoras en ricos sedimentos costeros (Jørgensen, 1982). La mayoría de este metabolito tóxico ya está re-oxidada en superficie del sedimento.

En este sentido, la contribución relativa de química versus- vemente oxidación de sulfuro y la mayoría del órgano involucrado- están aún desconocidas (Jørgensen y Nelson, 2004).

Estudios bentónicos en azufre oxidantes de procariotas (SOP) hasta la fecha se centró principalmente en "grandes bacterias del azufre" como sulfuro Beggiatoa spp o Thioploca que a menudo las alfombras en forma conspicua superficie del sedimento (Jørgensen y Nelson, 2004). Sin embargo, se presentan como fenómenos locales y sólo representan una pequeña fracción de marina SOP. Por el contrario, no formando una especie de "alfombra, unicelulares SOP del estado óxico-anoxia zona de transición rara vez han sido investi- gated, aunque pueden contribuir significativamente a azufre oxidación en sedimentos marinos (Bruechert et al., 2003).

La mayoría de los estudios de los SOP se basó en el cultivo y

5 -1 en números estimados de 10 ml a

9 10 -1 ml de NMP (Schaub y Gemerden, 1996; Brinkhoff et al., 1998; Heijs et al., 1999; Imhoff y Podgorsek, 1999). Chemolithoau- totrophic de azufre y Epsilonproteobacteria Gammaproteobacteria oxidantes como Thiomicrospira, Arco- cos y Sulfurimonas sulfidicus denitrificans han movili- han sido aislados de sedimentos marinos y se sugirió que eran importantes para la protección del medio ambiente y Doctor A. L. Veldkamp (Kuenen, 1972; Timmer-Ten Hoor, 1975; Brinkhoff et al., 1999; Wirsen et al., 2002). Estudios detallados sobre la abundancia de SOP evitando el sesgo cultivo son escasos. Cultura de los estudios independientes sobre los sedimentos costeros han encontrado consistentemente Gammaproteobacteria en altas frecuencias en 16S rRNA las bibliotecas o en alta vivi- números celulares (Ishii et al., 2004; Asami et al., 2005; Buehring et al., 2005; Hong et al., 2006; Musat et al., 2006; Gillan y Pernet, 2007; Feng et al., 2009). Para algunos de los grupos no cultivada principalmente la capacidad para

oxidar el azufre ha sido sugerida por su relación filogenética con quimioautotrï¿ ½icos azufre oxidantes SOP, en particular con azufre oxidantes de sym- bionts de invertebrados marinos (Ravenschlag et al., 1999; Bowman et al., 2003; Meyer y Kuever, 2007a).

En un estudio Ravenschlag y sus colegas (2001)

detectaron 10 -1 7 ml de células putativa, gammaproteo- bacteriano SOP en el ártico los sedimentos superficiales basados en 16S rRNA y filogenia in situ con fluorescencia hybri dization-. Sin embargo, poblaciones específicas no fueron respec- tivos y que no hay indicios de actividad in situ.

Es un hecho ampliamente reconocido que la asignación de rasgos fisiológicos basados en 16S rRNA filogenia es de uso limitado. Para explorar la diversidad ambiental de SOP con más detalle, los genes que codifican para enzimas claves de azufre oxidación diferentes vías se han aplicado como filogenética y marcadores funcionales (Petri et al., 2001; Meyer et al., 2007; Pham et al., 2008). Por ejemplo, los genes que codifican para las aprBA APS reductasa son generalizados, pero también se produce en algunos no-sulfuro de microorganismos oxidantes (Meyer y Kuever, 2007a,b).

Recientemente, el retroceso desasimilatoria sulfito reductasa (rDSR) se ha introducido como un marcador adecuado para SOP como 16S rRNA y filogenia rDSR son en gran parte consistentes (Loy et al., 2009). Es involucradas en la oxidación de azufre elemental formado transitoriamente/ polisulfeto de sulfito (Pott y Dahl, 1998; Dahl et al., 2005). Los genes que codifican las subunidades alfa y beta de la rDSR (dsrAB) se han encontrado en SOP tales como la libertad de vivir y muchas bacterias simbióticas que son actores clave en azufre ciclismo en ambientes marinos (Mussmann et al., 2007; Lavik et al., 2009; Loy et al., 2009; Walsh et al., 2009).

En este estudio se investigó la diversidad, abundancia y actividad

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