Relationships between and formation dynamics of the microbiota of consumers, producers, and the environment in an abalone aquatic system
- 1. Chinese Academy of Fishery Sciences
Description
An ecosystem is a community comprising living and nonliving components of the environment. Microbes are ubiquitous elements in each of these components. The dynamics of microbiota formation in an ecosystem is important to elucidate, because how the different components of a system exchange microbes, and how the microbes control ecological processes remain unresolved. In this study, an abalone, Haliotis diversicolor, seed-nursing pond was used as a model system. We first examined changes in bacterial communities during the seedling cultivation of this herbivorous juvenile aquatic invertebrate animal. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and pyrosequencing were used to analyze bacterial community dynamics and spatio-temporal interactions of different system components: consumers (abalone), producers (algae or a substrate), and the environment (water). DGGE fingerprints revealed that the developmental stages of abalone influences bacterial communities of both the abalone and substrate. Although the communities in water fluctuated daily, they could be divided into two clusters that coincided with abalone stages, reflecting the transition from larva to juvenile at around day 21. Pyrosequencing showed that the microbiota in the abalone and substrate had more operational taxonomic units in common than that of either with water. The Bray-Curtis similarity index was used to quantify the formation dynamics of microbiota among the various components of the system. The bacterial communities in producers and consumers showed similar changes. These communities were unstable at the beginning and then slowly stabilized over time. The environmental bacterial community was more stable than the bacterial communities in consumers and producers, and may have been the basis for stability in the system. Our research provides insights into the dynamics of microbiota formation in various biotic elements of a system that will contribute to predictive systems modeling.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
النظام البيئي هو مجتمع يضم مكونات حية وغير حية للبيئة. الميكروبات هي عناصر في كل مكان في كل من هذه المكونات. من المهم توضيح ديناميكيات تكوين الميكروبات في النظام البيئي، لأن كيفية تبادل المكونات المختلفة للنظام للميكروبات، وكيف تتحكم الميكروبات في العمليات البيئية لا تزال دون حل. في هذه الدراسة، تم استخدام أذن البحر، Haliotis diversicolor، بركة رعاية البذور كنظام نموذجي. درسنا أولاً التغيرات في المجتمعات البكتيرية أثناء زراعة الشتلات لهذا الحيوان اللافقاري المائي اليافع العاشب. تم استخدام الرحلان الكهربائي الهلامي المتدرج (DGGE) والتسلسل الحراري لتحليل ديناميكيات المجتمع البكتيري والتفاعلات المكانية والزمانية لمكونات النظام المختلفة: المستهلكون (أذن البحر) والمنتجون (الطحالب أو الركيزة) والبيئة (الماء). كشفت بصمات DGGE أن مراحل نمو أذن البحر تؤثر على المجتمعات البكتيرية لكل من أذن البحر والركيزة. على الرغم من أن المجتمعات في المياه تتقلب يوميًا، إلا أنه يمكن تقسيمها إلى مجموعتين تزامنتا مع مراحل أذن البحر، مما يعكس الانتقال من اليرقة إلى اليافعين في حوالي اليوم الحادي والعشرين. أظهر التسلسل الحراري أن الكائنات الحية الدقيقة في أذن البحر والركيزة لديها وحدات تصنيفية تشغيلية مشتركة أكثر من تلك الموجودة في الماء. تم استخدام مؤشر تشابه براي كورتيس لقياس ديناميكيات تكوين الكائنات الحية الدقيقة بين المكونات المختلفة للنظام. أظهرت المجتمعات البكتيرية في المنتجين والمستهلكين تغييرات مماثلة. كانت هذه المجتمعات غير مستقرة في البداية ثم استقرت ببطء بمرور الوقت. كان المجتمع البكتيري البيئي أكثر استقرارًا من المجتمعات البكتيرية في المستهلكين والمنتجين، وربما كان أساس الاستقرار في النظام. يوفر بحثنا رؤى حول ديناميكيات تكوين الميكروبات في مختلف العناصر الحيوية لنظام من شأنه أن يساهم في نمذجة الأنظمة التنبؤية.Translated Description (French)
Un écosystème est une communauté comprenant des composantes vivantes et non vivantes de l'environnement. Les microbes sont des éléments omniprésents dans chacun de ces composants. La dynamique de la formation du microbiote dans un écosystème est importante à élucider, car comment les différentes composantes d'un système échangent des microbes et comment les microbes contrôlent les processus écologiques restent non résolus. Dans cette étude, un ormeau, Haliotis diversicolor, étang d'allaitement de graines a été utilisé comme système modèle. Nous avons d'abord examiné les changements dans les communautés bactériennes au cours de la culture des semis de cet animal invertébré aquatique juvénile herbivore. L'électrophorèse sur gel à gradient dénaturant (DGGE) et le pyroséquençage ont été utilisés pour analyser la dynamique des communautés bactériennes et les interactions spatio-temporelles de différents composants du système : les consommateurs (ormeaux), les producteurs (algues ou substrat) et l'environnement (eau). Les empreintes DGGE ont révélé que les stades de développement de l'ormeau influencent les communautés bactériennes de l'ormeau et du substrat. Bien que les communautés dans l'eau fluctuaient quotidiennement, elles pouvaient être divisées en deux grappes qui coïncidaient avec les stades de l'ormeau, reflétant la transition de la larve au juvénile vers le jour 21. Le pyroséquençage a montré que le microbiote de l'ormeau et du substrat avait plus d'unités taxonomiques opérationnelles en commun que celui de l'eau. L'indice de similarité Bray-Curtis a été utilisé pour quantifier la dynamique de formation du microbiote parmi les différentes composantes du système. Les communautés bactériennes chez les producteurs et les consommateurs ont montré des changements similaires. Ces communautés étaient instables au début, puis se sont lentement stabilisées au fil du temps. La communauté bactérienne environnementale était plus stable que les communautés bactériennes chez les consommateurs et les producteurs, et pourrait avoir été la base de la stabilité du système. Notre recherche fournit des informations sur la dynamique de la formation du microbiote dans divers éléments biotiques d'un système qui contribueront à la modélisation prédictive des systèmes.Translated Description (Spanish)
Un ecosistema es una comunidad que comprende componentes vivos y no vivos del medio ambiente. Los microbios son elementos ubicuos en cada uno de estos componentes. La dinámica de la formación de la microbiota en un ecosistema es importante de dilucidar, porque la forma en que los diferentes componentes de un sistema intercambian microbios y cómo los microbios controlan los procesos ecológicos sigue sin resolverse. En este estudio, se utilizó como sistema modelo un estanque de cultivo de semillas de abulón, Haliotis diversicolor. Primero examinamos los cambios en las comunidades bacterianas durante el cultivo de plántulas de este animal invertebrado acuático juvenil herbívoro. La electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante (DGGE) y la pirosecuenciación se utilizaron para analizar la dinámica de la comunidad bacteriana y las interacciones espacio-temporales de diferentes componentes del sistema: consumidores (abulón), productores (algas o un sustrato) y el medio ambiente (agua). Las huellas dactilares de DGGE revelaron que las etapas de desarrollo del abulón influyen en las comunidades bacterianas tanto del abulón como del sustrato. Aunque las comunidades en el agua fluctuaban diariamente, podían dividirse en dos grupos que coincidían con las etapas de abulón, lo que refleja la transición de larva a juvenil alrededor del día 21. La pirosecuenciación mostró que la microbiota en el abulón y el sustrato tenía más unidades taxonómicas operativas en común que la de cualquiera de los dos con agua. El índice de similitud de Bray-Curtis se utilizó para cuantificar la dinámica de formación de la microbiota entre los diversos componentes del sistema. Las comunidades bacterianas en productores y consumidores mostraron cambios similares. Estas comunidades eran inestables al principio y luego se estabilizaron lentamente con el tiempo. La comunidad bacteriana ambiental fue más estable que las comunidades bacterianas en consumidores y productores, y puede haber sido la base para la estabilidad en el sistema. Nuestra investigación proporciona información sobre la dinámica de la formación de microbiota en varios elementos bióticos de un sistema que contribuirá al modelado predictivo de sistemas.Files
journal.pone.0182590&type=printable.pdf
Files
(15.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c8f52dea0953e45fbf1d2e9fafefd670
|
15.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- العلاقات بين وديناميكيات تكوين الكائنات الحية الدقيقة للمستهلكين والمنتجين والبيئة في نظام أذن البحر المائي
- Translated title (French)
- Relations et dynamique de formation du microbiote des consommateurs, des producteurs et de l'environnement dans un système aquatique ormeau
- Translated title (Spanish)
- Relaciones y dinámicas de formación de la microbiota de consumidores, productores y medio ambiente en un sistema acuático de abulón
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2743965580
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0182590
References
- https://openalex.org/W1532540194
- https://openalex.org/W1539351624
- https://openalex.org/W1967948723
- https://openalex.org/W1968711561
- https://openalex.org/W1992951570
- https://openalex.org/W2009170813
- https://openalex.org/W2015332978
- https://openalex.org/W2022867862
- https://openalex.org/W2023506796
- https://openalex.org/W2038055212
- https://openalex.org/W2045984257
- https://openalex.org/W2052969143
- https://openalex.org/W2064454188
- https://openalex.org/W2073041994
- https://openalex.org/W2073446578
- https://openalex.org/W2084949910
- https://openalex.org/W2096891797
- https://openalex.org/W2099063549
- https://openalex.org/W2108718991
- https://openalex.org/W2111858111
- https://openalex.org/W2115487822
- https://openalex.org/W2139884694
- https://openalex.org/W2144826002
- https://openalex.org/W2146386239
- https://openalex.org/W2147618390
- https://openalex.org/W2159942570
- https://openalex.org/W2162088497
- https://openalex.org/W2170024099
- https://openalex.org/W2171571559
- https://openalex.org/W2186197124
- https://openalex.org/W2236205016
- https://openalex.org/W2467184714
- https://openalex.org/W2512164377
- https://openalex.org/W2516810620
- https://openalex.org/W2530297339
- https://openalex.org/W4206049288