Published November 2, 2022
| Version v1
Publication
Open
Microbial community structures and important taxa across oxygen gradients in the Andaman Sea and eastern Bay of Bengal epipelagic waters
Creators
- 1. Ministry of Natural Resources
- 2. Second Institute of Oceanography
- 3. Livestock Breeding and Veterinary Department
- 4. Ministry of Natural Resources and Environmental Conservation
- 5. Myanmar Maritime University
Description
In oceanic oxygen minimum zones (OMZs), the abundances of aerobic organisms significantly decrease and energy shifts from higher trophic levels to microorganisms, while the microbial communities become critical drivers of marine biogeochemical cycling activities. However, little is known of the microbial ecology of the Andaman Sea and eastern Bay of Bengal (BoB) OMZs. In the present study, a total of 131 samples which from the Andaman Sea and eastern BoB epipelagic waters were analyzed. The microbial community distribution patterns across oxygen gradients, including oxygenic zones (OZs, dissolved oxygen [DO] ≥ 2 mg/L), oxygen limited zones (OLZs, 0.7 mg/L < DO < 2 mg/L), and OMZs (DO ≤ 0.7 mg/L), were investigated. Mantel tests and Spearman's correlation analysis revealed that DO was the most important driver of microbial community structures among several environmental factors. Microbial diversity, richness, and evenness were highest in the OLZs and lowest in the OZs. The microbial community compositions of OZ and OMZ waters were significantly different. Random forest analysis revealed 24 bioindicator taxa that differentiated OZ, OLZ, and OMZ water communities. These bioindicator taxa included Burkholderiaceae, HOC36, SAR11 Clade IV, Thioglobaceae, Nitrospinaceae, SAR86, and UBA10353. Further, co-occurrence network analysis revealed that SAR202, AEGEAN-169, UBA10353, SAR406, and Rhodobacteraceae were keystone taxa among the entire interaction network of the microbial communities. Functional prediction further indicated that the relative abundances of microbial populations involved in nitrogen and sulfur cycling were higher in OMZs. Several microbial taxa, including the Thioglobaceae, Nitrospinaceae, SAR202, SAR406, WPS-2, UBA10353, and Woeseiaceae, may be involved in nitrogen and/or sulfur cycling, while also contributing to oxygen consumption in these waters. This study consequently provides new insights into the microbial community structures and potentially important taxa that contribute to oxygen consumption in the Andaman Sea and eastern BoB OMZ.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في مناطق الحد الأدنى من الأكسجين المحيطي (OMZs)، تنخفض وفرة الكائنات الحية الهوائية بشكل كبير وتتحول الطاقة من المستويات الغذائية الأعلى إلى الكائنات الحية الدقيقة، في حين تصبح المجتمعات الميكروبية محركات حاسمة لأنشطة ركوب الدراجات البيولوجية والكيميائية البحرية. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن البيئة الميكروبية لبحر أندامان وخليج البنغال الشرقي (BOB) OMZs. في هذه الدراسة، تم تحليل ما مجموعه 131 عينة من بحر أندامان والمياه البحرية الشرقية. تم فحص أنماط توزيع المجتمع الميكروبي عبر تدرجات الأكسجين، بما في ذلك مناطق الأكسجين (أوقية، الأكسجين المذاب [DO] ≥ 2 مجم/لتر)، مناطق الأكسجين المحدودة (OLZs، 0.7 مجم/لتر < DO < 2 مجم/لتر)، و OMZs (DO ≤ 0.7 مجم/لتر). كشفت اختبارات مانتل وتحليل الارتباط الذي أجراه سبيرمان أن DO كان المحرك الأكثر أهمية لهياكل المجتمع الميكروبية من بين العديد من العوامل البيئية. كان التنوع الميكروبي والثراء والتساوي أعلى في مناطق OLZ وأدنى في مناطق OZ. كانت التراكيب المجتمعية الميكروبية لمياه OZ و OMZ مختلفة بشكل كبير. كشف التحليل العشوائي للغابات عن 24 نوعًا من المؤشرات الحيوية التي تميز مجتمعات المياه OZ و OLZ و OMZ. تضمنت أصناف المؤشرات الحيوية هذه Burkholderiaceae و HOC36 و SAR11 Clade IV و Thioglobaceae و Nitrospinaceae و SAR86 و UBA10353. علاوة على ذلك، كشف تحليل شبكة التواجد المشترك أن SAR202 و AEGEAN -169 و UBA10353 و SAR406 و Rhodobacteraceae كانت أصناف أساسية بين شبكة التفاعل الكاملة للمجتمعات الميكروبية. كما أشار التنبؤ الوظيفي إلى أن الوفرة النسبية للمجموعات الميكروبية المشاركة في تدوير النيتروجين والكبريت كانت أعلى في المناطق المفتوحة العضوية. قد تشارك العديد من الأصناف الميكروبية، بما في ذلك Thioglobaceae و Nitrospinaceae و SAR202 و SAR406 و WPS -2 و UBA10353 و Woeseiaceae، في تدوير النيتروجين و/أو الكبريت، مع المساهمة أيضًا في استهلاك الأكسجين في هذه المياه. وبالتالي، تقدم هذه الدراسة رؤى جديدة حول الهياكل المجتمعية الميكروبية والأصناف المهمة المحتملة التي تساهم في استهلاك الأكسجين في بحر أندامان وشرق المنطقة البحرية المفتوحة.Translated Description (French)
Dans les zones océaniques d'oxygène minimum (ZMO), l'abondance des organismes aérobies diminue de manière significative et l'énergie passe des niveaux trophiques supérieurs aux micro-organismes, tandis que les communautés microbiennes deviennent des moteurs essentiels des activités du cycle biogéochimique marin. Cependant, on sait peu de choses sur l'écologie microbienne des ZGO de la mer d'Andaman et du golfe du Bengale oriental (BoB). Dans la présente étude, un total de 131 échantillons provenant de la mer d'Andaman et des eaux épipélagiques de l'est du BoB ont été analysés. Les modèles de distribution de la communauté microbienne à travers les gradients d'oxygène, y compris les zones oxygénées (OZ, oxygène dissous [DO] ≥ 2 mg/L), les zones limitées en oxygène (OLZ, 0,7 mg/L < DO < 2 mg/L) et les OMZ (DO ≤ 0,7 mg/L), ont été étudiés. Les tests de Mantel et l'analyse de corrélation de Spearman ont révélé que l'OD était le facteur le plus important des structures de la communauté microbienne parmi plusieurs facteurs environnementaux. La diversité, la richesse et la régularité microbiennes étaient les plus élevées dans les ZEL et les plus faibles dans les ZEL. Les compositions des communautés microbiennes des eaux OZ et OMZ étaient significativement différentes. L'analyse aléatoire des forêts a révélé 24 taxons bioindicateurs qui différenciaient les communautés d'eau OZ, OLZ et OMZ. Ces taxons bioindicateurs comprenaient Burkholderiaceae, HOC36, SAR11 Clade IV, Thioglobaceae, Nitrospinaceae, SAR86 et UBA10353. En outre, l'analyse du réseau de co-occurrence a révélé que SAR202, AEGEAN-169, UBA10353, SAR406 et Rhodobacteraceae étaient des taxons clés parmi l'ensemble du réseau d'interaction des communautés microbiennes. La prédiction fonctionnelle a en outre indiqué que les abondances relatives des populations microbiennes impliquées dans le cycle de l'azote et du soufre étaient plus élevées dans les OMZ. Plusieurs taxons microbiens, y compris les Thioglobaceae, Nitrospinaceae, SAR202, SAR406, WPS-2, UBA10353 et Woeseiaceae, peuvent être impliqués dans le cycle de l'azote et/ou du soufre, tout en contribuant à la consommation d'oxygène dans ces eaux. Cette étude fournit par conséquent de nouvelles informations sur les structures de la communauté microbienne et les taxons potentiellement importants qui contribuent à la consommation d'oxygène dans la mer d'Andaman et dans l'est du BoB OMZ.Translated Description (Spanish)
En las zonas oceánicas de oxígeno mínimo (ZMO), la abundancia de organismos aeróbicos disminuye significativamente y la energía pasa de niveles tróficos más altos a microorganismos, mientras que las comunidades microbianas se convierten en impulsores críticos de las actividades del ciclo biogeoquímico marino. Sin embargo, poco se sabe de la ecología microbiana del Mar de Andamán y de las ZMO del este de la Bahía de Bengala (BoB). En el presente estudio, se analizaron un total de 131 muestras que proceden de las aguas epipelágicas del Mar de Andamán y BoB oriental. Se investigaron los patrones de distribución de la comunidad microbiana en los gradientes de oxígeno, incluidas las zonas oxigenadas (OZ, oxígeno disuelto [DO] ≥ 2 mg/L), las zonas limitadas de oxígeno (OLZ, 0.7 mg/L < DO < 2 mg/L) y las OMZ (DO ≤ 0.7 mg/L). Las pruebas de Mantel y el análisis de correlación de Spearman revelaron que el DO era el impulsor más importante de las estructuras de la comunidad microbiana entre varios factores ambientales. La diversidad microbiana, la riqueza y la uniformidad fueron más altas en las OLZ y más bajas en las OZ. Las composiciones de la comunidad microbiana de las aguas OZ y OMZ fueron significativamente diferentes. El análisis de bosques aleatorios reveló 24 taxones bioindicadores que diferenciaban las comunidades acuáticas OZ, OLZ y OMZ. Estos taxones bioindicadores incluyeron Burkholderiaceae, HOC36, SAR11 Clade IV, Thioglobaceae, Nitrospinaceae, SAR86 y UBA10353. Además, el análisis de la red de co-ocurrencia reveló que SAR202, AEGEAN-169, UBA10353, SAR406 y Rhodobacteraceae eran taxones clave entre toda la red de interacción de las comunidades microbianas. La predicción funcional indicó además que las abundancias relativas de las poblaciones microbianas involucradas en el ciclo del nitrógeno y el azufre fueron mayores en las OMZ. Varios taxones microbianos, incluidos Thioglobaceae, Nitrospinaceae, SAR202, SAR406, WPS-2, UBA10353 y Woeseiaceae, pueden estar involucrados en el ciclo del nitrógeno y/o azufre, al tiempo que contribuyen al consumo de oxígeno en estas aguas. En consecuencia, este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre las estructuras de la comunidad microbiana y los taxones potencialmente importantes que contribuyen al consumo de oxígeno en el Mar de Andamán y la zona oriental de BoB OMZ.Files
pdf.pdf
Files
(6.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:db52ddc6a4bdfba8f301099ffb16788d
|
6.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الهياكل المجتمعية الميكروبية والأصناف المهمة عبر تدرجات الأكسجين في بحر أندامان وخليج البنغال الشرقي
- Translated title (French)
- Structures de communautés microbiennes et taxons importants à travers les gradients d'oxygène dans les eaux épipélagiques de la mer d'Andaman et de l'est du golfe du Bengale
- Translated title (Spanish)
- Estructuras de comunidades microbianas y taxones importantes a través de gradientes de oxígeno en las aguas epipelágicas del Mar de Andamán y el este de la Bahía de Bengala
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4308126041
- DOI
- 10.3389/fmicb.2022.1041521
References
- https://openalex.org/W1555204315
- https://openalex.org/W1568481479
- https://openalex.org/W1572543759
- https://openalex.org/W1594202458
- https://openalex.org/W1751629664
- https://openalex.org/W1869443795
- https://openalex.org/W1976403158
- https://openalex.org/W1982160752
- https://openalex.org/W1994418625
- https://openalex.org/W1995246465
- https://openalex.org/W1997188570
- https://openalex.org/W2000946245
- https://openalex.org/W2006251725
- https://openalex.org/W2013633081
- https://openalex.org/W2013753932
- https://openalex.org/W2013795990
- https://openalex.org/W2014939628
- https://openalex.org/W2017867653
- https://openalex.org/W2020686939
- https://openalex.org/W2022584152
- https://openalex.org/W2032091379
- https://openalex.org/W2044712133
- https://openalex.org/W2056844537
- https://openalex.org/W2065701958
- https://openalex.org/W2072970694
- https://openalex.org/W2075716701
- https://openalex.org/W2088833470
- https://openalex.org/W2108718991
- https://openalex.org/W2115078611
- https://openalex.org/W2127015489
- https://openalex.org/W2130231032
- https://openalex.org/W2131925745
- https://openalex.org/W2133856765
- https://openalex.org/W2138465606
- https://openalex.org/W2146152803
- https://openalex.org/W2157107905
- https://openalex.org/W2166123725
- https://openalex.org/W2171034887
- https://openalex.org/W2255915794
- https://openalex.org/W2278367736
- https://openalex.org/W2322713772
- https://openalex.org/W2412095308
- https://openalex.org/W2479618262
- https://openalex.org/W2560433521
- https://openalex.org/W2570404988
- https://openalex.org/W2588770771
- https://openalex.org/W2620825114
- https://openalex.org/W2758305994
- https://openalex.org/W2767328148
- https://openalex.org/W2770614314
- https://openalex.org/W2770813985
- https://openalex.org/W2781567654
- https://openalex.org/W2786671949
- https://openalex.org/W2800811167
- https://openalex.org/W2804854320
- https://openalex.org/W2883273193
- https://openalex.org/W2891123370
- https://openalex.org/W2923433014
- https://openalex.org/W2943925152
- https://openalex.org/W2945791567
- https://openalex.org/W2950078408
- https://openalex.org/W2951237794
- https://openalex.org/W2951912016
- https://openalex.org/W2954781791
- https://openalex.org/W2979331061
- https://openalex.org/W2980490695
- https://openalex.org/W3002457746
- https://openalex.org/W3014738982
- https://openalex.org/W3022472585
- https://openalex.org/W3025543231
- https://openalex.org/W3042764366
- https://openalex.org/W3045953476
- https://openalex.org/W3066753182
- https://openalex.org/W3081711702
- https://openalex.org/W3083759947
- https://openalex.org/W3090589867
- https://openalex.org/W3098273497
- https://openalex.org/W3101783565
- https://openalex.org/W3133666573
- https://openalex.org/W3134386814
- https://openalex.org/W3136384281
- https://openalex.org/W3138091214
- https://openalex.org/W3156683907
- https://openalex.org/W3160284130
- https://openalex.org/W3198150559
- https://openalex.org/W3210891917
- https://openalex.org/W3214719707
- https://openalex.org/W3215528318
- https://openalex.org/W4206286779
- https://openalex.org/W4210903300
- https://openalex.org/W4225377452
- https://openalex.org/W4280608780