Published August 10, 2023 | Version v1
Publication Open

Roles of sulfate-reducing bacteria in sustaining the diversity and stability of marine bacterial community

Creators

  • 1. Sichuan University
  • 2. Henan University
  • 3. Peking University

Description

Microbes play central roles in ocean food webs and global biogeochemical processes. Yet, the information available regarding the highly diverse bacterial communities in these systems is not comprehensive. Here we investigated the diversity, assembly process, and species coexistence frequency of bacterial communities in seawater and sediment across ∼600 km of the eastern Chinese marginal seas using 16S rRNA gene amplicon sequencing. Our analyses showed that compared with seawater, bacterial communities in sediment possessed higher diversity and experienced tight phylogenetic distribution. Neutral model analysis showed that the relative contribution of stochastic processes to the assembly process of bacterial communities in sediment was lower than that in seawater. Functional prediction results showed that sulfate-reducing bacteria (SRB) were enriched in the core bacterial sub-communities. The bacterial diversities of both sediment and seawater were positively associated with the relative abundance of SRB. Co-occurrence analysis showed that bacteria in seawater exhibited a more complex interaction network and closer co-occurrence relationships than those in sediment. The SRB of seawater were centrally located in the network and played an essential role in sustaining the complex network. In addition, further analysis indicated that the SRB of seawater helped maintain the high stability of the bacterial network. Overall, this study provided further comprehensive information regarding the characteristics of bacterial communities in the ocean, and provides new insights into keystone taxa and their roles in sustaining microbial diversity and stability in ocean.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تلعب الميكروبات أدوارًا مركزية في الشبكات الغذائية للمحيطات والعمليات الكيميائية الحيوية العالمية. ومع ذلك، فإن المعلومات المتاحة فيما يتعلق بالمجتمعات البكتيرية شديدة التنوع في هذه الأنظمة ليست شاملة. هنا قمنا بالتحقيق في التنوع وعملية التجميع وتواتر تعايش الأنواع للمجتمعات البكتيرية في مياه البحر والرواسب عبر 600 كم من البحار الهامشية الصينية الشرقية باستخدام تسلسل أمبليكون جين الحمض النووي الريبوزي 16S. أظهرت تحليلاتنا أنه بالمقارنة مع مياه البحر، فإن المجتمعات البكتيرية في الرواسب تمتلك تنوعًا أعلى وشهدت توزعًا سلاليًا ضيقًا. أظهر تحليل النموذج المحايد أن المساهمة النسبية للعمليات العشوائية في عملية تجميع المجتمعات البكتيرية في الرواسب كانت أقل من تلك الموجودة في مياه البحر. أظهرت نتائج التنبؤ الوظيفي أن البكتيريا المختزلة للكبريتات (SRB) كانت غنية في المجتمعات الفرعية البكتيرية الأساسية. ارتبطت التنوعات البكتيرية لكل من الرواسب ومياه البحر بشكل إيجابي بالوفرة النسبية لـ SRB. أظهر تحليل التواجد المشترك أن البكتيريا في مياه البحر أظهرت شبكة تفاعل أكثر تعقيدًا وعلاقات تزامن أوثق من تلك الموجودة في الرواسب. كانت قاعدة بيانات مياه البحر في موقع مركزي في الشبكة ولعبت دورًا أساسيًا في الحفاظ على الشبكة المعقدة. بالإضافة إلى ذلك، أشار مزيد من التحليل إلى أن SRB لمياه البحر ساعد في الحفاظ على الاستقرار العالي للشبكة البكتيرية. بشكل عام، قدمت هذه الدراسة مزيدًا من المعلومات الشاملة فيما يتعلق بخصائص المجتمعات البكتيرية في المحيط، وتقدم رؤى جديدة حول أصناف حجر الزاوية وأدوارها في الحفاظ على التنوع الميكروبي والاستقرار في المحيط.

Translated Description (French)

Les microbes jouent un rôle central dans les réseaux trophiques océaniques et les processus biogéochimiques mondiaux. Pourtant, les informations disponibles concernant les communautés bactériennes très diverses dans ces systèmes ne sont pas complètes. Ici, nous avons étudié la diversité, le processus d'assemblage et la fréquence de coexistence des espèces des communautés bactériennes dans l'eau de mer et les sédiments à travers environ600 km des mers marginales de l'est de la Chine en utilisant le séquençage de l'amplicon du gène de l'ARNr 16S. Nos analyses ont montré que par rapport à l'eau de mer, les communautés bactériennes dans les sédiments possédaient une plus grande diversité et connaissaient une distribution phylogénétique serrée. L'analyse du modèle neutre a montré que la contribution relative des processus stochastiques au processus d'assemblage des communautés bactériennes dans les sédiments était inférieure à celle de l'eau de mer. Les résultats de la prédiction fonctionnelle ont montré que les bactéries sulfato-réductrices (BRS) étaient enrichies dans les sous-communautés bactériennes centrales. Les diversités bactériennes des sédiments et de l'eau de mer étaient positivement associées à l'abondance relative de SRB. L'analyse de co-occurrence a montré que les bactéries dans l'eau de mer présentaient un réseau d'interaction plus complexe et des relations de co-occurrence plus étroites que celles dans les sédiments. Le SRB de l'eau de mer était situé au centre du réseau et jouait un rôle essentiel dans le maintien du réseau complexe. En outre, une analyse plus approfondie a indiqué que le BSR de l'eau de mer a aidé à maintenir la grande stabilité du réseau bactérien. Dans l'ensemble, cette étude a fourni des informations complètes sur les caractéristiques des communautés bactériennes dans l'océan et fournit de nouvelles informations sur les taxons clés et leur rôle dans le maintien de la diversité et de la stabilité microbiennes dans l'océan.

Translated Description (Spanish)

Los microbios desempeñan un papel central en las redes alimentarias oceánicas y en los procesos biogeoquímicos globales. Sin embargo, la información disponible sobre las comunidades bacterianas altamente diversas en estos sistemas no es exhaustiva. Aquí investigamos la diversidad, el proceso de ensamblaje y la frecuencia de coexistencia de especies de comunidades bacterianas en agua de mar y sedimentos a lo largo de ~600 km de los mares marginales del este de China utilizando la secuenciación del amplicón del gen ARNr 16S. Nuestros análisis mostraron que, en comparación con el agua de mar, las comunidades bacterianas en los sedimentos poseían una mayor diversidad y experimentaban una estrecha distribución filogenética. El análisis del modelo neutro mostró que la contribución relativa de los procesos estocásticos al proceso de ensamblaje de las comunidades bacterianas en el sedimento fue menor que la del agua de mar. Los resultados de la predicción funcional mostraron que las bacterias reductoras de sulfato (SRB) se enriquecieron en las subcomunidades bacterianas centrales. Las diversidades bacterianas tanto del sedimento como del agua de mar se asociaron positivamente con la abundancia relativa de SRB. El análisis de co-ocurrencia mostró que las bacterias en el agua de mar exhibían una red de interacción más compleja y relaciones de co-ocurrencia más cercanas que las de los sedimentos. Los SRB de agua de mar estaban ubicados centralmente en la red y desempeñaban un papel esencial en el mantenimiento de la compleja red. Además, un análisis adicional indicó que la SRB del agua de mar ayudó a mantener la alta estabilidad de la red bacteriana. En general, este estudio proporcionó información más completa sobre las características de las comunidades bacterianas en el océano y proporciona nuevos conocimientos sobre los taxones clave y su papel en el mantenimiento de la diversidad microbiana y la estabilidad en el océano.

Files

pdf.pdf

Files (2.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:349297fef24b5914ab677f65c891128e
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
أدوار البكتيريا المختزلة للكبريتات في الحفاظ على تنوع واستقرار المجتمع البكتيري البحري
Translated title (French)
Rôles des bactéries sulfato-réductrices dans le maintien de la diversité et de la stabilité de la communauté bactérienne marine
Translated title (Spanish)
Funciones de las bacterias reductoras de sulfato en el mantenimiento de la diversidad y la estabilidad de la comunidad bacteriana marina

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385738619
DOI
10.3389/fmicb.2023.1218828

Is supplement to
https://openalex.org/W3204900280 (Other)
https://openalex.org/W3203680519 (Other)
https://openalex.org/W2383574050 (Other)
https://openalex.org/W2367400012 (Other)
https://openalex.org/W2349060254 (Other)
https://openalex.org/W2348216826 (Other)
https://openalex.org/W2186541287 (Other)
https://openalex.org/W2121977657 (Other)
https://openalex.org/W2072282124 (Other)
https://openalex.org/W1599589989 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1130588615
  • https://openalex.org/W1523894467
  • https://openalex.org/W1540188576
  • https://openalex.org/W1966623514
  • https://openalex.org/W1975626823
  • https://openalex.org/W1998767819
  • https://openalex.org/W1999887423
  • https://openalex.org/W2006265485
  • https://openalex.org/W2008350594
  • https://openalex.org/W2011312755
  • https://openalex.org/W2030892776
  • https://openalex.org/W2049546703
  • https://openalex.org/W2055630785
  • https://openalex.org/W2066918346
  • https://openalex.org/W2068381362
  • https://openalex.org/W2082250875
  • https://openalex.org/W2095713067
  • https://openalex.org/W2110300022
  • https://openalex.org/W2122184339
  • https://openalex.org/W2124351063
  • https://openalex.org/W2124570789
  • https://openalex.org/W2125910575
  • https://openalex.org/W2134054618
  • https://openalex.org/W2137258243
  • https://openalex.org/W2143854883
  • https://openalex.org/W2151936673
  • https://openalex.org/W2154026962
  • https://openalex.org/W2163717864
  • https://openalex.org/W2236507608
  • https://openalex.org/W2270456711
  • https://openalex.org/W2469796139
  • https://openalex.org/W2604318198
  • https://openalex.org/W2724049279
  • https://openalex.org/W2730878814
  • https://openalex.org/W2758328186
  • https://openalex.org/W2761807127
  • https://openalex.org/W2783145679
  • https://openalex.org/W2801708025
  • https://openalex.org/W2804854320
  • https://openalex.org/W2810744638
  • https://openalex.org/W2904081677
  • https://openalex.org/W2979563522
  • https://openalex.org/W3000168351
  • https://openalex.org/W3006380141
  • https://openalex.org/W3008173943
  • https://openalex.org/W3009609972
  • https://openalex.org/W3025757981
  • https://openalex.org/W3126687048
  • https://openalex.org/W3136442927
  • https://openalex.org/W3183369652
  • https://openalex.org/W3192786144
  • https://openalex.org/W4220779011
  • https://openalex.org/W4225137386
  • https://openalex.org/W4378640012