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大規模培養コレクションからの海洋従属栄養細菌の多様性と分布
Diversity and distribution of marine heterotrophic bacteria from a large culture collection.
PMID: 32660423 DOI: 10.1186/s12866-020-01884-7.
抄録
背景:
海洋微生物の単離は、その生理、生態、ゲノムの内容についての情報を収集するための基本的なものである。これまでの研究では、ほとんどの細菌の単離は、深海の探索が進んでいない光の海に焦点が当てられてきました。私たちは、2009年から2015年までの間に、季節や年の異なる様々な海域をカバーする従属栄養細菌の海洋培養コレクション（MARINHET）を作成し、合計1561株の細菌からなる標準的な海洋培地を使用しています。具体的には，北西地中海，北・南大西洋，インド洋，太平洋，北極海から，中深海層（362），深海層（382）を含む光合成層（817）と非光合成層（744）から分離された菌株を収集した。本研究では、海洋培養可能な微生物の一部の分類学、系統的多様性、生物地理学について説明し、従属栄養性の海洋分離株が海を越えて異なる水深に沿って反復的に回収されていることについての知見を深めた。
BACKGROUND: Isolation of marine microorganisms is fundamental to gather information about their physiology, ecology and genomic content. To date, most of the bacterial isolation efforts have focused on the photic ocean leaving the deep ocean less explored. We have created a marine culture collection of heterotrophic bacteria (MARINHET) using a standard marine medium comprising a total of 1561 bacterial strains, and covering a variety of oceanographic regions from different seasons and years, from 2009 to 2015. Specifically, our marine collection contains isolates from both photic (817) and aphotic layers (744), including the mesopelagic (362) and the bathypelagic (382), from the North Western Mediterranean Sea, the North and South Atlantic Ocean, the Indian, the Pacific, and the Arctic Oceans. We described the taxonomy, the phylogenetic diversity and the biogeography of a fraction of the marine culturable microorganisms to enhance our knowledge about which heterotrophic marine isolates are recurrently retrieved across oceans and along different depths.
結果:
全分離株の16S rRNA遺伝子の部分配列を解析した結果、主にアルファプロテオバクテリア属（35.9％）、ガンマプロテオバクテリア属（38.6％）、バクテロイデテス属（16.5％）に属することが明らかになった。さらに、アルテロモナス属とエリスロバクター属は、固体寒天培地で生育する海洋の従属栄養細菌の中で最も一般的なものであることがわかった。異なるステーションから回収されたすべての光性、中深海性、および深海性の分離株の配列を比較したところ、37％の分離株が100％同一であった。この割合は、メソ深海性と深海性をアフォティックデータセットとしてグループ化し、アフォティックデータセットと比較した場合には59％にまで増加し、異なる水深に沿っていくつかの細菌が遍在していることが示された。最後に、新種を代表する3株を分離し、そのうちの2株（ISS653株とISS1889株）のゲノム比較と表現型の特徴付けから、メソニア属の新種に属すると結論づけた。
RESULTS: The partial sequencing of the 16S rRNA gene of all isolates revealed that they mainly affiliate with the classes Alphaproteobacteria (35.9%), Gammaproteobacteria (38.6%), and phylum Bacteroidetes (16.5%). In addition, Alteromonas and Erythrobacter genera were found the most common heterotrophic bacteria in the ocean growing in solid agar medium. When comparing all photic, mesopelagic, and bathypelagic isolates sequences retrieved from different stations, 37% of them were 100% identical. This percentage increased up to 59% when mesopelagic and bathypelagic strains were grouped as the aphotic dataset and compared to the photic dataset of isolates, indicating the ubiquity of some bacterial isolates along different ocean depths. Finally, we isolated three strains that represent a new species, and the genome comparison and phenotypic characterization of two of these strains (ISS653 and ISS1889) concluded that they belong to a new species within the genus Mesonia.
結論:
本研究は、海洋微生物の多様性の一部としての培養可能な海洋細菌をより包括的に把握するために、異なる海洋地域や水深から分離された海洋細菌に焦点を当てた、培養に依存した研究の重要性を浮き彫りにした。
CONCLUSIONS: Overall, this study highlights the relevance of culture-dependent studies, with focus on marine isolated bacteria from different oceanographic regions and depths, to provide a more comprehensive view of the culturable marine bacteria as part of the total marine microbial diversity.