A robust approach to estimate relative phytoplankton cell abundances from metagenomes
In: ISSN: 1755-098X, 2022
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International audience ; Phytoplankton account for >45% of global primary production, and have an enormous impact on aquatic food webs and on the entire Earth System. Their members are found among prokaryotes (cyanobacteria) and multiple eukaryotic lineages containing chloroplasts. Genetic surveys of phytoplankton communities generally consist of PCR amplification of bacterial (16S), nuclear (18S) and/or chloroplastic (16S) rRNA marker genes from DNA extracted from environmental samples. However, our appreciation of phytoplankton abundance or biomass is limited by PCR-amplification biases, rRNA gene copy number variations across taxa, and the fact that rRNA genes do not provide insights into metabolic traits such as photosynthesis. Here, we targeted the photosynthetic gene psbO from metagenomes to circumvent these limitations: the method is PCR-free, and the gene is universally and exclusively present in photosynthetic prokaryotes and eukaryotes, mainly in one copy per genome. We applied and validated this new strategy with the size-fractionated marine samples collected by Tara Oceans, and showed improved correlations with flow cytometry and microscopy than when based on rRNA genes. Furthermore, we revealed unexpected features of the ecology of these ecosystems, such as the high abundance of picocyanobacterial aggregates and symbionts in the ocean, and the decrease in relative abundance of phototrophs towards the larger size classes of marine dinoflagellates. To facilitate the incorporation of psbO in molecular-based surveys, we compiled a curated database of >18,000 unique sequences. Overall, psbO appears to be a promising new gene marker for molecular-based evaluations of entire phytoplankton communities.
Titel: |
A robust approach to estimate relative phytoplankton cell abundances from metagenomes
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Autor/in / Beteiligte Person: | Pierella Karlusich, Juan José ; Pelletier, Eric ; Zinger, Lucie ; Lombard, Fabien ; Zingone, Adriana ; Colin, Sébastien ; Gasol, Josep, M ; Dorrell, Richard ; Henry, Nicolas ; Scalco, Eleonora ; Acinas, Silvia ; Wincker, Patrick ; de Vargas, Colomban ; Bowler, Chris ; DYnamique et Organisation des GENomes - Equipe de l'IBENS (DYOGEN) ; Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS) ; Département de Biologie - ENS Paris ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris ; 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Link: | |
Zeitschrift: | ISSN: 1755-098X, 2022 |
Veröffentlichung: | HAL CCSD ; Wiley/Blackwell, 2022 |
Medientyp: | academicJournal |
DOI: | 10.1111/1755-0998.13592 |
Schlagwort: |
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