Sequenziamento del metagenoma e 768 genomi microbici da infiltrazioni fredde nel Mar Cinese Meridionale

Dati scientifici, volume 9, numero articolo: 480 (2022) Citare questo articolo

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Le comunità microbiche delle infiltrazioni fredde sono ecosistemi affascinanti sulla Terra che forniscono modelli unici per comprendere le strategie di vita in ambienti distinti delle profondità marine. In questo studio, 23 metagenomi sono stati generati da campioni raccolti nel campo di infiltrazioni fredde del Sito-F nel Mar Cinese Meridionale, inclusa l'acqua di mare immediatamente sopra le comunità di invertebrati, i fluidi di infiltrazioni fredde, i fluidi sotto le comunità di invertebrati e la colonna di sedimenti intorno lo sfiato di filtraggio. Raccogliendo gli strumenti, abbiamo recuperato un totale di 768 genomi assemblati di metagenoma (MAG) che si stima fossero completi> 60%. Dei MAG, si stima che 61 fossero completi >90%, mentre altri 105 fossero completi >80%. L'analisi filogenomica ha rivelato 597 MAG batterici e 171 MAG archaeali, di cui quasi tutti erano lontanamente imparentati con isolati coltivati ​​conosciuti. Nei 768 MAG, i batteri abbondanti a livello di phylum includevano Proteobacteria, Desulfobacterota, Bacteroidota, Patescibacteria e Chloroflexota, mentre gli abbondanti Archaea includevano Asgardarchaeota, Thermoplasmatota e Thermoproteota. Questi risultati forniscono un set di dati disponibile per ulteriori interrogazioni sull’ecologia microbica delle profondità marine.

Misurazione(i)

genomi assemblati dal metagenoma

Tipi di tecnologia

sequenziamento del metagenoma e binning del genoma

Caratteristica del campione: organismo

microrganismo

Caratteristica del campione - Ambiente

bioma marino con infiltrazioni fredde

Caratteristica del campione: posizione

Mar Cinese Meridionale

Le infiltrazioni fredde sono manifestazioni del fondale marino della migrazione di fluidi ricchi di metano dal sottosuolo sedimentario e supportano comunità uniche attraverso interazioni chemiosintetiche alimentate1. I microrganismi che popolano le infiltrazioni fredde trasformano l'energia chimica in metano in prodotti che sostengono ricche comunità bentoniche attorno alle fughe di gas2. L’uso di metodi di sequenziamento di prossima generazione ha migliorato enormemente le conoscenze sui microbiomi filtrati e farà avanzare l’ecologia microbica dal modello di distribuzione microbica della diversità alla strategia di sopravvivenza adattiva negli ambienti di acque profonde.

Il cold seep nel Sito F (noto anche come Formosa Ridge) è uno dei cold seep attivi sul versante nord-orientale del Mar Cinese Meridionale (SCS)3, dove il gas naturale idrato esposto sul fondale marino era coperto da sostanze chemiosintetiche comunità costituite principalmente da mitili di acque profonde e granchi galateidi4. I caratteri geochimici sono stati illustrati dal rilevamento in-situ utilizzando il sistema Raman Insertion Probe (RiP) sviluppato e sensori integrati5,6,7. Le variazioni orizzontali e verticali delle concentrazioni di metano hanno mostrato andamenti contrastanti nei campi dal centro di comunità fiorenti al margine dei sedimenti6. Non sono stati rilevati picchi Raman di CH4 o H2S nei fluidi di infiltrazione fredda, mentre il CH4 disciolto è stato identificato nei fluidi sotto le rigogliose comunità chemiosintetiche e i profili dell'acqua dei pori dei sedimenti raccolti vicino alla infiltrazione fredda sono stati caratterizzati dalla perdita di SO42− e da un aumento di CH4 , picchi di H2S e HS5,7. Poiché le comunità microbiche nelle infiltrazioni fredde di acque profonde sono spesso modellate da componenti geochimici nelle soluzioni di infiltrazione, nel 2017 abbiamo raccolto campioni dal campo delle infiltrazioni fredde del Sito-F, inclusa l'acqua di mare immediatamente sopra le comunità di invertebrati, i fluidi delle infiltrazioni fredde, fluidi sotto le comunità di invertebrati e la colonna di sedimenti attorno allo sfiato (Fig. 1 e Tabella 1). I metagenomi sono stati sequenziati con la piattaforma Illumina HiSeq X Ten, con ciascun metagenoma che ha prodotto da circa 52,7 Gbps a 80,6 Gbps di basi pulite (Tabella 2). Abbiamo inoltre ottenuto 768 genomi assemblati con metagenoma (MAG) di batteri ambientali e archaea stimati essere completi> 60% e contaminati <20% (Tabella supplementare 1). Dei MAG, si stima che 61 fossero completi >90%, mentre altri 105 fossero completi >80%. I MAG di alta qualità erano 59 (completezza > 90% e contaminazione < 5%), pari al 7,68% del totale. Gli archaea metanotrofi anaerobici (ANME), i batteri metanotrofi aerobici Methylococcales, i Desulfobacterales solfato-riduttori, così come i Campylobacterales e i Thiotrichales solforati (Tabella supplementare 2), ben corrispondono ai metabolici microbici più favorevoli alle infiltrazioni di metano in termini di fornitura di substrato. Nel frattempo, l’analisi filogenomica suggerisce che questo insieme di bozze di genomi include genomi altamente ricercati privi di rappresentanti coltivati, come archaea Bathyarchaeota (30), Aenigmarchaeota (29), Heimdallarchaeota (20) e Pacearchaeota (10), e batteri Patescibacteria ( 44), WOR-3 (23), Zixibacteria (13), Marinisomatota (12) e Eisenbacteria (6) et al. (Fig. 2). Inoltre, ci sono anche alcuni potenziali nuovi phylum tra cui NPL-UPA2 (7), UBP15 (4), FCPU426 (2) e SM23–31 (2) et al. Tutti i progetti di genomi assemblati con metagenoma non ridondanti descritti qui sono stati depositati nel Centro nazionale per le informazioni sulle biotecnologie (NCBI). Si spera che questi dati forniscano una risorsa per l’analisi a valle fungendo da riferimento per la genomica comparativa su larga scala all’interno di gruppi filogenetici vitali a livello globale, oltre a consentire l’esplorazione di nuovi metabolici microbici.