Published August 11, 2023
| Version v1
Publication
Open
Characterization of two novel chemolithoautotrophic bacteria of Sulfurovum from marine coastal environments and further comparative genomic analyses revealed species differentiation among deep-sea hydrothermal vent and non-vent origins
Creators
- 1. Fujian Institute of Oceanography
- 2. Ministry of Natural Resources
- 3. Xiamen University
Description
Bacteria of the genus Sulfurovum within the class Campylobacteria are widespread in global oceans and are predominant in sulfide-rich environments. However, little is known about their adaptation to such harsh environments owing to their resistance to cultivation. In this study, we obtained three pure cultures of this genus from marine coastal environments and compared them with those obtained from the deep sea. Phylogenetic analysis of 16S rRNA gene sequences indicated that they represent two novel species of the genus, sharing 95.9%–96.1% sequence similarities to Sulfurovum aggregans Monchim33 T . Based on the polyphasic classification results, the type strains XTW-4 T and zt1-1 T were proposed to represent two new species: Sulfurovum xiamenensis sp. nov. and Sulfurovum zhangzhouensis sp. nov., respectively. These coastal isolates were also obligate chemoautotrophs featuring molecular hydrogen as an electron donor and molecular oxygen, thiosulfate, or elemental sulfur as the sole electron acceptor. Comparative genomic analyses based on 11 Sulfurovum species further revealed a clear differentiation between hydrothermal vent and non-vent origins. The non-vent Sulfurovum can use thiosulfate as an electron acceptor but lacks denitrification pathways, whereas the vent bacteria can respire nitrate through complete denitrification pathways. Moreover, the non-vent Sulfurovum contained a nitrogen fixation pathway, implying their adaptation to nitrogen source-deficit niches. In addition, non-vent Sulfurovum species adapted to a higher oxygen concentration via multiple antioxidative defense mechanisms. These phenotypic and genotypic features help us to understand the ecological role of Sulfurovum bacteria in marine ecosystems.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تنتشر بكتيريا جنس الكبريت ضمن فئة العطيفة في المحيطات العالمية وهي سائدة في البيئات الغنية بالكبريتيد. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن تكيفها مع مثل هذه البيئات القاسية بسبب مقاومتها للزراعة. في هذه الدراسة، حصلنا على ثلاث ثقافات نقية من هذا الجنس من البيئات الساحلية البحرية وقارناها بتلك التي تم الحصول عليها من أعماق البحار. أشار التحليل الوراثي لمتواليات جينات الحمض النووي الريبوزي 16S إلى أنها تمثل نوعين جديدين من الجنس، حيث تشترك في 95.9 ٪ -96.1٪ من تشابهات التسلسل مع Sulfurovum aggregans Monchim33 T . بناءً على نتائج التصنيف متعدد الأطوار، تم اقتراح سلالات النوع XTW -4 T و zt1 -1 T لتمثيل نوعين جديدين: Sulfurovum xiamenensis sp. nov. و Sulfurovum zhangzhouensis sp. nov.، على التوالي. كانت هذه العزلات الساحلية ملزمة أيضًا بالتغذية الذاتية الكيميائية التي تتميز بالهيدروجين الجزيئي كمتبرع للإلكترون والأكسجين الجزيئي أو الثيوسلفات أو الكبريت العنصري كمستقبل للإلكترون الوحيد. كما كشفت التحليلات الجينية المقارنة القائمة على 11 نوعًا من الكبريت عن تمييز واضح بين الفتحات الحرارية المائية والأصول غير المنفذة. يمكن أن يستخدم الكبريت غير المنفس الثيوسلفات كمستقبل للإلكترون ولكنه يفتقر إلى مسارات إزالة النتروجين، في حين يمكن لبكتيريا المنفس أن تتنفس النترات من خلال مسارات إزالة النتروجين الكاملة. علاوة على ذلك، احتوى الكبريت غير المنبعث على مسار تثبيت النيتروجين، مما يعني تكيفه مع منافذ نقص مصدر النيتروجين. بالإضافة إلى ذلك، تكيفت أنواع الكبريت غير المنفوخة مع تركيز أكسجين أعلى عبر آليات دفاع متعددة مضادة للأكسدة. تساعدنا هذه السمات الظاهرية والجينية على فهم الدور البيئي لبكتيريا الكبريت في النظم الإيكولوجية البحرية.Translated Description (French)
Les bactéries du genre Sulfurovum de la classe Campylobacteria sont répandues dans les océans du monde et prédominent dans les environnements riches en sulfures. Cependant, on sait peu de choses sur leur adaptation à des environnements aussi difficiles en raison de leur résistance à la culture. Dans cette étude, nous avons obtenu trois cultures pures de ce genre à partir d'environnements côtiers marins et les avons comparées à celles obtenues en haute mer. L'analyse phylogénétique des séquences du gène de l'ARNr 16S a indiqué qu'elles représentent deux nouvelles espèces du genre, partageant des similitudes de séquence de 95,9 % à 96,1 % avec Sulfurovum aggregans Monchim33 T . Sur la base des résultats de la classification polyphasique, les souches types XTW-4 T et zt1-1 T ont été proposées pour représenter deux nouvelles espèces : Sulfurovum xiamenensis sp. nov. et Sulfurovum zhangzhouensis sp. nov., respectivement. Ces isolats côtiers étaient également des chimio-autotrophes obligatoires comportant de l'hydrogène moléculaire comme donneur d'électrons et de l'oxygène moléculaire, du thiosulfate ou du soufre élémentaire comme seul accepteur d'électrons. Des analyses génomiques comparatives basées sur 11 espèces de Sulfurovum ont en outre révélé une distinction claire entre les origines hydrothermales et non hydrothermales. Le sulfurovum sans évent peut utiliser le thiosulfate comme accepteur d'électrons, mais il manque des voies de dénitrification, tandis que les bactéries d'évent peuvent respirer le nitrate par des voies de dénitrification complètes. De plus, le Sulfurovum sans évent contenait une voie de fixation de l'azote, ce qui implique leur adaptation aux niches déficitaires en sources d'azote. De plus, les espèces de Sulfurovum sans évent se sont adaptées à une concentration d'oxygène plus élevée via de multiples mécanismes de défense antioxydants. Ces caractéristiques phénotypiques et génotypiques nous aident à comprendre le rôle écologique des bactéries Sulfurovum dans les écosystèmes marins.Translated Description (Spanish)
Las bacterias del género Sulfurovum dentro de la clase Campylobacteria están muy extendidas en los océanos globales y son predominantes en ambientes ricos en sulfuros. Sin embargo, poco se sabe sobre su adaptación a entornos tan duros debido a su resistencia al cultivo. En este estudio se obtuvieron tres cultivos puros de este género de ambientes costeros marinos y se compararon con los obtenidos de aguas profundas. El análisis filogenético de las secuencias génicas del ARNr 16S indicó que representan dos especies novedosas del género, que comparten similitudes de secuencia del 95,9% -96,1% con Sulfurovum aggregans Monchim33 T . Con base en los resultados de la clasificación polifásica, se propuso que las cepas tipo XTW-4 T y zt1-1 T representan dos nuevas especies: Sulfurovum xiamenensis sp. nov. y Sulfurovum zhangzhouensis sp. nov., respectivamente. Estos aislados costeros también eran quimioautótrofos obligados que presentaban hidrógeno molecular como donador de electrones y oxígeno molecular, tiosulfato o azufre elemental como el único aceptor de electrones. Los análisis genómicos comparativos basados en 11 especies de Sulfurovum revelaron además una clara diferenciación entre los orígenes hidrotermales y los no hidrotermales. El Sulfurovum sin ventilación puede usar tiosulfato como aceptor de electrones, pero carece de vías de desnitrificación, mientras que las bacterias de ventilación pueden respirar nitrato a través de vías de desnitrificación completas. Además, el Sulfurovum sin ventilación contenía una vía de fijación de nitrógeno, lo que implica su adaptación a nichos de déficit de fuente de nitrógeno. Además, las especies de Sulfurovum sin ventilación se adaptaron a una mayor concentración de oxígeno a través de múltiples mecanismos de defensa antioxidantes. Estas características fenotípicas y genotípicas nos ayudan a comprender el papel ecológico de las bacterias Sulfurovum en los ecosistemas marinos.Files
pdf.pdf
Files
(7.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:fd7d5bf22b3afb52202b594c3c31a888
|
7.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كشف توصيف اثنين من البكتيريا الكيميائية ذاتية التغذية الجديدة من الكبريت من البيئات الساحلية البحرية ومزيد من التحليلات الجينية المقارنة عن تمايز الأنواع بين الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار والأصول غير المنفذة
- Translated title (French)
- La caractérisation de deux nouvelles bactéries chimiolithoautotrophes de Sulfurovum provenant des environnements côtiers marins et d'autres analyses génomiques comparatives ont révélé une différenciation des espèces entre les origines des évents hydrothermaux des grands fonds et celles des non-évents
- Translated title (Spanish)
- La caracterización de dos nuevas bacterias quimiolitoautotróficas de Sulfurovum de ambientes costeros marinos y otros análisis genómicos comparativos revelaron la diferenciación de especies entre orígenes de respiraderos hidrotermales de aguas profundas y no de respiraderos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4385760326
- DOI
- 10.3389/fmars.2023.1222526
References
- https://openalex.org/W1484969131
- https://openalex.org/W1541787822
- https://openalex.org/W1788146458
- https://openalex.org/W1911888751
- https://openalex.org/W1942975167
- https://openalex.org/W1967603286
- https://openalex.org/W1971691934
- https://openalex.org/W1983104953
- https://openalex.org/W1983408017
- https://openalex.org/W1990228969
- https://openalex.org/W1995510650
- https://openalex.org/W2006409264
- https://openalex.org/W2013376381
- https://openalex.org/W2015353135
- https://openalex.org/W2017329606
- https://openalex.org/W2035245651
- https://openalex.org/W2084595272
- https://openalex.org/W2096404721
- https://openalex.org/W2102424972
- https://openalex.org/W2103622531
- https://openalex.org/W2112364185
- https://openalex.org/W2116359866
- https://openalex.org/W2120922237
- https://openalex.org/W2121677860
- https://openalex.org/W2131271579
- https://openalex.org/W2132598047
- https://openalex.org/W2135677342
- https://openalex.org/W2136299595
- https://openalex.org/W2137015675
- https://openalex.org/W2142428670
- https://openalex.org/W2145014506
- https://openalex.org/W2149881705
- https://openalex.org/W2152797960
- https://openalex.org/W2178637309
- https://openalex.org/W2183330967
- https://openalex.org/W2340958225
- https://openalex.org/W2344376072
- https://openalex.org/W2358660440
- https://openalex.org/W2416592720
- https://openalex.org/W2470052926
- https://openalex.org/W2557714959
- https://openalex.org/W2605119622
- https://openalex.org/W2624457744
- https://openalex.org/W2738478830
- https://openalex.org/W2774146823
- https://openalex.org/W2786671949
- https://openalex.org/W2791279372
- https://openalex.org/W2793466413
- https://openalex.org/W2799524357
- https://openalex.org/W2799963725
- https://openalex.org/W2801957482
- https://openalex.org/W2895447749
- https://openalex.org/W2905299736
- https://openalex.org/W2927403636
- https://openalex.org/W2983441671
- https://openalex.org/W3015708529
- https://openalex.org/W3022627490
- https://openalex.org/W3033503109
- https://openalex.org/W3037252931
- https://openalex.org/W3092192646
- https://openalex.org/W3092437722
- https://openalex.org/W3093769956
- https://openalex.org/W3094771186
- https://openalex.org/W3135002088
- https://openalex.org/W3135436850
- https://openalex.org/W3135710908
- https://openalex.org/W3138076196
- https://openalex.org/W3145140387
- https://openalex.org/W3184175221
- https://openalex.org/W3196742789
- https://openalex.org/W3206835615
- https://openalex.org/W4200001921
- https://openalex.org/W4206432601
- https://openalex.org/W4224244957
- https://openalex.org/W4281493905
- https://openalex.org/W4294225388
- https://openalex.org/W4294724200
- https://openalex.org/W4312067573
- https://openalex.org/W4372333115