Differential global distribution of marine picocyanobacteria gene clusters reveals distinct niche-related adaptive strategies
Rattachement africain : fr, au, gb. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
The ever-increasing number of available microbial genomes and metagenomes provides new opportunities to investigate the links between niche partitioning and genome evolution in the ocean, especially for the abundant and ubiquitous marine picocyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus. Here, by combining metagenome analyses of the Tara Oceans dataset with comparative genomics, including phyletic patterns and genomic context of individual genes from 256 reference genomes, we show that picocyanobacterial communities thriving in different niches possess distinct gene repertoires. We also identify clusters of adjacent genes that display specific distribution patterns in the field (eCAGs) and are thus potentially involved in the same metabolic pathway and may have a key role in niche adaptation. Several eCAGs are likely involved in the uptake or incorporation of complex organic forms of nutrients, such as guanidine, cyanate, cyanide, pyrimidine, or phosphonates, which might be either directly used by cells, for example for the biosynthesis of proteins or DNA, or degraded to inorganic nitrogen and/or phosphorus forms. We also highlight the enrichment of eCAGs involved in polysaccharide capsule biosynthesis in Synechococcus populations thriving in both nitrogen- and phosphorus-depleted areas vs. low-iron (Fe) regions, suggesting that the complexes they encode may be too energy-consuming for picocyanobacteria thriving in the latter areas. In contrast, Prochlorococcus populations thriving in Fe-depleted areas specifically possess an alternative respiratory terminal oxidase, potentially involved in the reduction of Fe(III) to Fe(II). Altogether, this study provides insights into how phytoplankton communities populate oceanic ecosystems, which is relevant to understanding their capacity to respond to ongoing climate change.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Differential global distribution of marine picocyanobacteria gene clusters reveals distinct niche-related adaptive strategies
- Date Crossref
- 25/02/2023
- Éditeur
- Oxford University Press (OUP)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Centre National de la Recherche Scientifique pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Station Biologique de Roscoff pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Sorbonne Université pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Adaptation et Diversité en Milieu Marin pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Technology Sydney Present address: Climate Change Cluster pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Warwick pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Laboratoire de Biologie Intégrative des Modèles Marins pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Université Paris-Saclay Institut de biologie François-Jacob pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Génomique Métabolique du Genoscope pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Genoscope pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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CEA Paris-Saclay pays non établi dans la noticeOrganisme public
Centre National de la Recherche Scientifique, Station Biologique de Roscoff et Sorbonne Université, avec 9 autres affiliations.
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