16S rRNA 遺伝子に基づくメタゲノム解析により、地球規模の大量白化がサンゴのマイクロバイオームに与える影響を明らかにした

Revealing the impact of global mass bleaching on coral microbiome through 16S rRNA gene-based metagenomic analysis.

• Ramu Meenatchi
• Thangadurai Thinesh
• Pownraj Brindangnanam
• Saqib Hassan
• George Seghal Kiran
• Joseph Selvin

抄録

サンゴの白化現象は、熱ストレスを受けるとサンゴの歯槽骨内共生体（褐虫藻）が排出される現象で、サンゴの荒廃の主な原因となっています。しかし、このようなサンゴの共生体とは別に、サンゴの構造物の中には、安定的、一過性、散発的に存在する様々な種類の微生物が存在しており、これらの微生物は様々なミクロハビタットに生息しています。そこで、本研究では、異なるサンゴ属（熱に敏感なサンゴ（A. digetifera、A. noblis）と熱に強いサンゴ（Favites abdita））と、特定のサンゴ属（熱に敏感なサンゴ-A. digetifera）を対象に、2016 年 3 月と 2017 年 1 月の 2 回のサンプリングで、サンゴの細菌群集の組成を調査しました。合計約608695個のペアエンドリードを、Illumina MiSeqシーケンシングプラットフォームを介して得た。アルファ多様性指標（ACE、Chao1、Shannon）は、A. nobilisで高く、A. digetiferaとFavites abditaがそれに続き、対応するSimpson値も同じ傾向をたどっていることがわかり、サンプルは種の多様性と種の均等性の両方に富んでいることを示しています。プロテオバクテリアは最も優勢な菌類であり、ガンマプロテオバクテリアが最も優勢であることがわかりました。また、白化ストレス下ではビブリオネア科が増加することが報告されていたため、異なるサンゴ属間の細菌プロファイリングを行ったところ、2016 年 3 月に採取した A. digetifera のコロニーでは 86％のビブリオネア科が存在し、93％であったのに対し、2017 年 1 月に採取した同じタグを付けたコロニーでは 7％の減少が見られました。このように、マイクロバイオームのプロファイリングは、サンゴのようなホロビオン生物を研究する上で非常に重要である。パルク湾が経験したストレスレベルは、このマイクロバイオーム研究でも示されており、高いαダイバーシティ指標が示されており、この貴重なストレス耐性を持つサンゴ礁群集に注意を払うべきである。

Coral bleaching, a phenomenon by which the expulsion of corals' alveolate endosymbiont (zooxanthellae) occurs when experiencing thermal stress is the major cause for devastation of corals. However, apart from this obligate symbiont of Scleractinian corals, there are different kinds of microbes that exist as stable, transient or sporadic members of the holobiont which reside within various microhabitats in the coral structures. Thus, this study aims to profile the coral bacterial community composition among different coral genera (thermally-sensitive (Acropora digetifera and A. noblis) and thermally resistant (Favites abdita) coral genera analyzed by field monitoring surveys) and also in a particular coral genus (thermally sensitive coral-A. digetifera) at two different sampling times (March 2016 and January 2017). A total of about 608695 paired end reads were obtained through Illumina MiSeq Sequencing platform. The alpha diversity indices (ACE, Chao1 and Shannon) were found to be higher in A. nobilis, followed by A. digetifera and Favites abdita, and the corresponding Simpson values were also found to follow the same trend, indicating that the samples are both rich in species diversity and species evenness. Proteobacteria was found to be the most dominant phylum and Gammaproteobacteria was the predominant class present in all the coral genera studied as also during different sampling time periods. As Vibrionaceae was previously reported to increase its abundance during bleaching stress conditions, bacterial profiling among different coral genera showed the presence of 86 % Vibrionaceae in A. digetifera colonies, and it was 93 % in A. digetifera samples collected during March 2016 whereas, it was found to decrease significantly (7 %) in same tagged colonies collected during January 2017. Thus, profiling of microbiome is of prime importance while studying the holobiont organism like the corals. Stress levels experienced by Palk Bay are even depicted in this microbiome study showing high alpha diversity indices that should alarm reef managers to pay attention to this precious stress tolerant reef community.

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