Published August 24, 2022 | Version v1
Publication Open

Ammonia-oxidizing archaea and ammonia-oxidizing bacteria communities respond differently in oxy-gen-limited habitats

Creators

  • 1. Qingdao Agricultural University
  • 2. Tobacco Research Institute
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences
  • 4. Longyan University
  • 5. China Tobacco

Description

Ammonia-oxidizing archaea (AOA) and bacteria (AOB) are the most important ammonia oxidation functional community, while the coastal environment just provides a different oxygen environment for the ammonia oxidation process. However, few surveys concentrated on the influence of oxygen concentration on the niche specialization of AOA and AOB in the ocean intertidal zones. Here, high-throughput sequencing by Illumina MiSeq and qPCR were applied to detect the change of abundance, diversity as well as community structure of both AOA and AOB with 0–60 cm sediments depth in the intertidal zone in Qingdao, China. Results showed that the AOA/AOB amoA gene copy numbers and AOA/AOB OTU numbers rate increased as sediment depth went more profound, which indicated that AOA was more adaptive to oxygen-limited niches compared to AOB. Oxygen indeed led to the niche specialization of AOA and AOB in intertidal sediments. The dominant AOA and AOB were the clusters of Nitrosopumilus and Nitrosospira , respectively, which indicated ecological success in the intertidal zone. A significant and positive correlation ( p < 0.01) between AOB abundance/AOB OTU numbers and Oxidation-reduction potential (ORP) was observed. In addition, both total nitrogen (TN) ( p < 0.01) and pH ( p < 0.05) were significantly negatively correlated to AOB abundance. TN was also significantly negatively correlated to AOB OTU numbers ( p < 0.05). Hence, oxygen led to niche specialization of AOA and AOB, especially under anoxic conditions, AOA played a dominant role in the process of ammonia oxidation. The Nitrosopumilus and Nitrosospira clusters were the dominant AOA and AOB, respectively, representing an ecological success in the intertidal zone.

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

Translated Description (Arabic)

العتائق المؤكسدة للأمونيا (AOA) والبكتيريا (AOB) هي أهم مجتمع وظيفي لأكسدة الأمونيا، في حين أن البيئة الساحلية توفر فقط بيئة أكسجين مختلفة لعملية أكسدة الأمونيا. ومع ذلك، ركز عدد قليل من الاستطلاعات على تأثير تركيز الأكسجين على التخصص المتخصص لـلمنطقة المدية الأمامية والمنطقة المدية الأمامية في المناطق المدية المحيطية. هنا، تم تطبيق تسلسل عالي الإنتاجية من قبل Illumina MiSeq و qPCR للكشف عن تغير الوفرة والتنوع وكذلك الهيكل المجتمعي لكل من AOA و AOB مع عمق الرواسب 0–60 سم في المنطقة المدية في تشينغداو، الصين. أظهرت النتائج أن أرقام نسخ جين AOA/AOB amoA ومعدل AOA/AOB OTU زاد مع زيادة عمق الرواسب، مما يشير إلى أن AOA كان أكثر تكيفًا مع المنافذ المحدودة بالأكسجين مقارنةً بـ AOB. أدى الأكسجين بالفعل إلى التخصص المتخصص في AOA و AOB في الرواسب بين المد والجزر. كان AOA و AOB السائدين عبارة عن مجموعات من Nitrosopumilus و Nitrosospira، على التوالي، مما يشير إلى النجاح البيئي في منطقة المد والجزر. لوحظ وجود ارتباط كبير وإيجابي ( p < 0.01) بين وفرة AOB/أرقام AOB OTU وإمكانات تقليل الأكسدة (ORP). بالإضافة إلى ذلك، ارتبط كل من إجمالي النيتروجين (TN) ( p < 0.01) ودرجة الحموضة ( p < 0.05) ارتباطًا سلبيًا كبيرًا بوفرة AOB. كان TN أيضًا مرتبطًا سلبًا بشكل كبير بأرقام AOB OTU ( p < 0.05). وبالتالي، أدى الأكسجين إلى تخصص متخصص في AOA و AOB، خاصة في ظل ظروف نقص الأكسجين، لعب AOA دورًا مهيمنًا في عملية أكسدة الأمونيا. كانت عناقيد النتروسوبوميلوس والنتروسوسبيرا هي المهيمنة على AOA و AOB، على التوالي، مما يمثل نجاحًا بيئيًا في المنطقة المدية.

Translated Description (French)

Les archées oxydantes de l'ammoniac (AOA) et les bactéries (AOB) sont la communauté fonctionnelle d'oxydation de l'ammoniac la plus importante, tandis que l'environnement côtier fournit simplement un environnement d'oxygène différent pour le processus d'oxydation de l'ammoniac. Cependant, peu d'études se sont concentrées sur l'influence de la concentration d'oxygène sur la spécialisation de niche de l'AOA et de l'AOB dans les zones intertidales océaniques. Ici, le séquençage à haut débit par Illumina MiSeq et qPCR a été appliqué pour détecter le changement d'abondance, de diversité ainsi que de structure communautaire de l'AOA et de l'AOB avec une profondeur de sédiments de 0 à 60 cm dans la zone intertidale à Qingdao, en Chine. Les résultats ont montré que le nombre de copies du gène AOA/AOB amoA et le taux d'OTU AOA/AOB augmentaient à mesure que la profondeur des sédiments augmentait, ce qui indiquait que l'AOA était plus adaptative aux niches limitées en oxygène par rapport à l'AOB. L'oxygène a en effet conduit à la spécialisation de niche de l'AOA et de l'AOB dans les sédiments intertidaux. Les AOA et AOB dominants étaient les grappes de Nitrosopumilus et Nitrosospira , respectivement, ce qui indiquait un succès écologique dans la zone intertidale. Une corrélation significative et positive ( p < 0,01) entre l'abondance AOB/les nombres OTU AOB et le potentiel d'oxydo-réduction (ORP) a été observée. De plus, l'azote total (TN) ( p < 0,01) et le pH ( p < 0,05) étaient significativement négativement corrélés à l'abondance de l'AOB. TN était également significativement corrélé négativement aux numéros OTU AOB ( p < 0,05). Par conséquent, l'oxygène a conduit à une spécialisation de niche de l'AOA et de l'AOB, en particulier dans des conditions anoxiques, l'AOA a joué un rôle dominant dans le processus d'oxydation de l'ammoniac. Les grappes de Nitrosopumilus et de Nitrosospira étaient les AOA et AOB dominantes, respectivement, représentant un succès écologique dans la zone intertidale.

Translated Description (Spanish)

Las arqueas oxidantes de amoníaco (AOA) y las bacterias (AOB) son la comunidad funcional de oxidación de amoníaco más importante, mientras que el entorno costero solo proporciona un entorno de oxígeno diferente para el proceso de oxidación de amoníaco. Sin embargo, pocos estudios se concentraron en la influencia de la concentración de oxígeno en la especialización de nicho de AOA y AOB en las zonas intermareales oceánicas. Aquí, se aplicó la secuenciación de alto rendimiento mediante Illumina MiSeq y qPCR para detectar el cambio de abundancia, diversidad y estructura de la comunidad tanto de AOA como de AOB con una profundidad de sedimentos de 0–60 cm en la zona intermareal en Qingdao, China. Los resultados mostraron que los números de copia del gen amoA de AOA/AOB y la tasa de números de OTU de AOA/AOB aumentaron a medida que la profundidad del sedimento fue más profunda, lo que indicó que AOA era más adaptable a los nichos limitados en oxígeno en comparación con AOB. De hecho, el oxígeno condujo a la especialización de nicho de AOA y AOB en sedimentos intermareales. Los AOA y AOB dominantes fueron los cúmulos de Nitrosopumilus y Nitrosospira , respectivamente, lo que indicó un éxito ecológico en la zona intermareal. Se observó una correlación significativa y positiva ( p & lt; 0.01) entre los números de abundancia de AOB/AOB OTU y el potencial de oxidación-reducción (ORP). Además, tanto el nitrógeno total (TN) ( p & lt; 0,01) como el pH ( p & lt; 0,05) se correlacionaron significativamente de forma negativa con la abundancia de AOB. TN también se correlacionó significativamente negativamente con los números AOB OTU ( p & lt; 0.05). Por lo tanto, el oxígeno condujo a la especialización de nicho de AOA y AOB, especialmente en condiciones anóxicas, AOA desempeñó un papel dominante en el proceso de oxidación de amoníaco. Los cúmulos de Nitrosopumilus y Nitrosospira fueron los AOA y AOB dominantes, respectivamente, lo que representa un éxito ecológico en la zona intermareal.

Files

pdf.pdf

Files (1.3 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
md5:30285bef8d498c12ae7734262c1fa669
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تستجيب مجتمعات البكتيريا المؤكسدة للأمونيا والبكتيريا العتيقة المؤكسدة للأمونيا بشكل مختلف في الموائل المحدودة للأكسجين
Translated title (French)
Les archées oxydant l'ammoniac et les communautés de bactéries oxydant l'ammoniac réagissent différemment dans les habitats limités en oxygène
Translated title (Spanish)
Las comunidades de arqueas oxidantes de amoníaco y bacterias oxidantes de amoníaco responden de manera diferente en hábitats con oxígeno limitado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4293169131
DOI
10.3389/fenvs.2022.976618

Is supplement to
https://openalex.org/W4387563314 (Other)
https://openalex.org/W3145969752 (Other)
https://openalex.org/W3129697477 (Other)
https://openalex.org/W2619105170 (Other)
https://openalex.org/W2283119577 (Other)
https://openalex.org/W2114771869 (Other)
https://openalex.org/W2019118459 (Other)
https://openalex.org/W2004258415 (Other)
https://openalex.org/W1998116500 (Other)
https://openalex.org/W1985545421 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1511299275
  • https://openalex.org/W1529156136
  • https://openalex.org/W1536042751
  • https://openalex.org/W1568784235
  • https://openalex.org/W1819884063
  • https://openalex.org/W1978298060
  • https://openalex.org/W1992434151
  • https://openalex.org/W1993496796
  • https://openalex.org/W1997985233
  • https://openalex.org/W2000623737
  • https://openalex.org/W2005834456
  • https://openalex.org/W2008118539
  • https://openalex.org/W2032604387
  • https://openalex.org/W2039679602
  • https://openalex.org/W2041393421
  • https://openalex.org/W2044577090
  • https://openalex.org/W2047252692
  • https://openalex.org/W2052161663
  • https://openalex.org/W2063703904
  • https://openalex.org/W2065814234
  • https://openalex.org/W2088893287
  • https://openalex.org/W2090569645
  • https://openalex.org/W2104185722
  • https://openalex.org/W2108718991
  • https://openalex.org/W2109218242
  • https://openalex.org/W2110890050
  • https://openalex.org/W2112376022
  • https://openalex.org/W2120460465
  • https://openalex.org/W2125161543
  • https://openalex.org/W2130167404
  • https://openalex.org/W2131036639
  • https://openalex.org/W2142620138
  • https://openalex.org/W2152207030
  • https://openalex.org/W2154418676
  • https://openalex.org/W2154490495
  • https://openalex.org/W2166863711
  • https://openalex.org/W2169211592
  • https://openalex.org/W2169409681
  • https://openalex.org/W2253574282
  • https://openalex.org/W2277975369
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2378691424
  • https://openalex.org/W2570629425
  • https://openalex.org/W2786072233
  • https://openalex.org/W2801878070
  • https://openalex.org/W2926918072
  • https://openalex.org/W2941438643
  • https://openalex.org/W2997233757
  • https://openalex.org/W3048420056
  • https://openalex.org/W752413964