Deutliche Verteilung der Archaeen vom Boden über das Süßwasser bis zur Mündung: Auswirkungen der Zusammensetzung und Funktion der Archaeen in verschiedenen Umgebungen

Verfasst von Hualong Wang^1,2, Raben Bier^{3 †}Laura Zgleszewski³Marc Peipoch³, Emmanuel Omondi^{4 †}, Atanu Mukherjee^{4 †}, Feng Chen², Chuanlun Zhang^5,6,7 und Jinjun Kan^{3,6,8 *}

Abstrakt

Archaea bewohnen nicht nur extreme Gebiete, sondern sind auch in gemeinsamen Umgebungen weit verbreitet, die von terrestrischen bis zu aquatischen Umgebungen reichen. Diese Studie untersuchte und verglich archaische Gemeinschaftsstrukturen aus drei verschiedenen Lebensräumen (die unterschiedliche Umgebungen repräsentieren): landwirtschaftliche Böden (aus Versuchen mit landwirtschaftlichen Systemen FST, PA, USA), Süßwasser-Biofilme (aus White Clay Creek, PA, USA) und Flussmündungswasser (Chesapeake Bay, Vereinigte Staaten). Die Hochdurchsatzsequenzierung von 16S-rRNA-Genen zeigte, dass Thaumarchaeota, Euryarchaeota, Nanoarchaeota, Crenarchaeota und Diapherotrit die in diesen drei Umgebungen häufig vorkommenden dominanten Phyla waren. Ähnlich wie bei Bakterien wurden in Böden vs. Süßwasser vs. Flussmündung unterschiedliche Gemeinschaftsstrukturen und Verteilungsmuster für Archaea beobachtet. Die Fülle, der Reichtum, die Gleichmäßigkeit und die Vielfalt der archaischen Gemeinschaften waren jedoch in Böden signifikant größer als in Süßwasser- und Flussmündungsumgebungen. Indikatorspezies (oder Amplikonsequenzvarianten, ASVs) wurden aus verschiedenen archaealen Gruppen mit Stickstoff- und Kohlenstoffkreislauf in Böden (Nitrososphaerales, Nitrosotaleales, Nitrosopumilales, Methanomassiliicoccales, Lainarchaeales), Süßwasserbiofilmen (Methanobacteria, Nitrososphaerales) und Chesapeake Bay (Grouprosum ), was auf die Lebensraumspezifität ihrer biogeochemischen Beiträge zu verschiedenen Umgebungen hinweist. Bestimmte funktionelle Aspekte von Archaea wurden auch durch funktionelle Vorhersagen (PICRUSt2-Analyse) bestätigt. Ferner zeigte eine Netzwerkanalyse des gleichzeitigen Auftretens, dass nur Boden-Archaea stabile Module bildeten. Keystone-Arten (ASVs) wurden hauptsächlich aus Methanomassiliicoccales, Nitrososphaerales, Nitrosopumilales identifiziert. Insgesamt deuten diese Ergebnisse auf eine starke lebensraumabhängige Verteilung von Archaea und ihren funktionellen Partitionen innerhalb der lokalen Umgebung hin.

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1: College of Marine Life Sciences, Ozeanische Universität von China, Qingdao, China
2: Institut für Meeres- und Umwelttechnologie, Zentrum für Umweltwissenschaften der Universität Maryland, Baltimore, MD, USA
3: Abteilung Mikrobiologie, Stroud Water Research Center, Avondale, PA, USA
4: Rodale Institute, Kutztown, PA, Vereinigte Staaten
5: Department of Ocean Science and Engineering, Südliche Universität für Wissenschaft und Technologie, Shenzhen, China
6: Shenzhen Key Laboratory of Marine Archaea Geo-Omics, Südliche Universität für Wissenschaft und Technologie, Shenzhen, China
7: Südliches Meereswissenschafts- und Ingenieurwesen Guangdong Labor (Guangzhou), Guangzhou, China
8: Akademie für fortgeschrittene interdisziplinäre Studien, Südliche Universität für Wissenschaft und Technologie, Shenzhen, China