Published March 25, 2022
| Version v1
Publication
Open
Surface Ammonia-Oxidizer Abundance During the Late Summer in the West Antarctic Coastal System
Creators
- 1. Center for Climate and Resilience Research
- 2. University of Concepción
- 3. Universidad de Especialidades Espíritu Santo
- 4. Pontificia Universidad Católica de Chile
- 5. University of Chile
- 6. Center for Dynamic Research on High Latitude Marine Ecosystems
Description
Marine ammonia oxidizers that oxidize ammonium to nitrite are abundant in polar waters, especially during the winter in the deeper mixed-layer of West Antarctic Peninsula (WAP) waters. However, the activity and abundance of ammonia-oxidizers during the summer in surface coastal Antarctic waters remain unclear. In this study, the ammonia-oxidation rates, abundance and identity of ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and archaea (AOA) were evaluated in the marine surface layer (to 30 m depth) in Chile Bay (Greenwich Island, WAP) over three consecutive late-summer periods (2017, 2018, and 2019). Ammonia-oxidation rates of 68.31 nmol N L-1 day-1 (2018) and 37.28 nmol N L-1 day-1 (2019) were detected from illuminated 2 m seawater incubations. However, high ammonia-oxidation rates between 267.75 and 109.38 nmol N L-1 day-1 were obtained under the dark condition at 30 m in 2018 and 2019, respectively. During the late-summer sampling periods both stratifying and mixing events occurring in the water column over short timescales (February-March). Metagenomic analysis of seven nitrogen cycle modules revealed the presence of ammonia-oxidizers, such as the Archaea Nitrosopumilus and the Bacteria Nitrosomonas and Nitrosospira, with AOA often being more abundant than AOB. However, quantification of specific amoA gene transcripts showed number of AOB being two orders of magnitude higher than AOA, with Nitrosomonas representing the most transcriptionally active AOB in the surface waters. Additionally, Candidatus Nitrosopelagicus and Nitrosopumilus, phylogenetically related to surface members of the NP-ε and NP-γ clades respectively, were the predominant AOA. Our findings expand the known distribution of ammonium-oxidizers to the marine surface layer, exposing their potential ecological role in supporting the marine Antarctic system during the productive summer periods.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتوافر مؤكسدات الأمونيا البحرية التي تؤكسد الأمونيوم إلى النتريت في المياه القطبية، خاصة خلال فصل الشتاء في الطبقة المختلطة العميقة في مياه شبه جزيرة غرب أنتاركتيكا (WAP). ومع ذلك، لا يزال نشاط ووفرة مؤكسدات الأمونيا خلال فصل الصيف في مياه أنتاركتيكا الساحلية السطحية غير واضح. في هذه الدراسة، تم تقييم معدلات أكسدة الأمونيا ووفرة وهوية البكتيريا المؤكسدة للأمونيا (AOB) والعتائق (AOA) في الطبقة السطحية البحرية (حتى عمق 30 مترًا) في خليج تشيلي (جزيرة غرينتش، WAP) على مدار ثلاث فترات متتالية في أواخر الصيف (2017 و 2018 و 2019). تم اكتشاف معدلات أكسدة الأمونيا البالغة 68.31 نانومول N L -1 اليوم الأول (2018) و 37.28 نانومول N L -1 اليوم الأول (2019) من حاضنات مياه البحر المضيئة التي يبلغ طولها 2 متر. ومع ذلك، تم الحصول على معدلات عالية من أكسدة الأمونيا بين 267.75 و 109.38 نانومول N L -1 اليوم 1 في ظل الظروف المظلمة عند 30 مترًا في عامي 2018 و 2019، على التوالي. خلال فترات أخذ العينات في أواخر الصيف، تحدث أحداث التقسيم الطبقي والخلط في عمود الماء على مدى فترات زمنية قصيرة (فبراير- مارس). كشف التحليل الميتاجينومي لسبع وحدات دورة النيتروجين عن وجود مؤكسدات الأمونيا، مثل Archaea Nitrosopumilus و Bacteria Nitrosomonas و Nitrosospira، وغالبًا ما تكون AOA أكثر وفرة من AOB. ومع ذلك، أظهر القياس الكمي لنصوص جينات amoA المحددة أن عدد AOB أعلى بمقدار رتبتين من AOA، حيث يمثل النيتروسوموناس AOB الأكثر نشاطًا في النسخ في المياه السطحية. بالإضافة إلى ذلك، كان Candidatus Nitrosopelagicus و Nitrosopumilus، المرتبطان وراثيًا بالأعضاء السطحية لفروع NP - ε و NP - γ على التوالي، هما AOA السائد. توسع النتائج التي توصلنا إليها التوزيع المعروف لمؤكسدات الأمونيوم على الطبقة السطحية البحرية، مما يعرض دورها البيئي المحتمل في دعم النظام البحري في القارة القطبية الجنوبية خلال فترات الصيف المنتجة.Translated Description (French)
Les oxydants de l'ammoniac marin qui oxydent l'ammonium en nitrite sont abondants dans les eaux polaires, en particulier pendant l'hiver dans la couche mixte plus profonde des eaux de la péninsule antarctique occidentale (WAP). Cependant, l'activité et l'abondance des oxydants ammoniacaux pendant l'été dans les eaux côtières de surface de l'Antarctique restent incertaines. Dans cette étude, les taux d'oxydation de l'ammoniac, l'abondance et l'identité des bactéries oxydant l'ammoniac (AOB) et des archées (AOA) ont été évalués dans la couche de surface marine (à 30 m de profondeur) dans la baie du Chili (Greenwich Island, WAP) sur trois périodes consécutives de fin d'été (2017, 2018 et 2019). Des taux d'oxydation de l'ammoniac de 68,31 nmol N L-1 jour-1 (2018) et 37,28 nmol N L-1 jour-1 (2019) ont été détectés à partir d'incubations éclairées d'eau de mer de 2 m. Cependant, des taux élevés d'oxydation de l'ammoniac entre 267,75 et 109,38 nmol N L-1 jour-1 ont été obtenus à l'obscurité à 30 m en 2018 et 2019, respectivement. Pendant les périodes d'échantillonnage de la fin de l'été, les événements de stratification et de mélange se produisent dans la colonne d'eau sur de courtes périodes (février-mars). L'analyse métagénomique de sept modules du cycle de l'azote a révélé la présence d'oxydants ammoniacaux, tels que l'Archaea Nitrosopumilus et les bactéries Nitrosomonas et Nitrosospira, l'AOA étant souvent plus abondante que l'AOB. Cependant, la quantification de transcrits spécifiques du gène amoA a montré que le nombre d'AOB était de deux ordres de grandeur supérieur à l'AOA, les Nitrosomonas représentant l'AOB le plus actif sur le plan transcriptionnel dans les eaux de surface. De plus, Candidatus Nitrosopelagicus et Nitrosopumilus, phylogénétiquement liés aux membres de surface des clades NP-ε et NP-γ respectivement, étaient les AOA prédominants. Nos résultats élargissent la distribution connue des oxydants d'ammonium à la couche de surface marine, exposant leur rôle écologique potentiel dans le soutien du système antarctique marin pendant les périodes estivales productives.Translated Description (Spanish)
Los oxidantes de amoníaco marino que oxidan el amonio a nitrito son abundantes en las aguas polares, especialmente durante el invierno en la capa mixta más profunda de las aguas de la Península Antártica Occidental (WAP). Sin embargo, la actividad y la abundancia de oxidantes de amoníaco durante el verano en las aguas costeras superficiales de la Antártida siguen sin estar claras. En este estudio, se evaluaron las tasas de oxidación de amoníaco, la abundancia y la identidad de las bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) y las arqueas (AOA) en la capa superficial marina (a 30 m de profundidad) en la Bahía de Chile (Isla Greenwich, WAP) durante tres períodos consecutivos de finales de verano (2017, 2018 y 2019). Se detectaron tasas de oxidación de amoníaco de 68.31 nmol N L-1 día-1 (2018) y 37.28 nmol N L-1 día-1 (2019) a partir de incubaciones de agua de mar iluminadas de 2 m. Sin embargo, se obtuvieron altas tasas de oxidación de amoníaco entre 267.75 y 109.38 nmol N L-1 día-1 en condiciones de oscuridad a 30 m en 2018 y 2019, respectivamente. Durante los períodos de muestreo de finales de verano, tanto los eventos de estratificación como los de mezcla que ocurren en la columna de agua en escalas de tiempo cortas (febrero-marzo). El análisis metagenómico de siete módulos del ciclo del nitrógeno reveló la presencia de oxidantes de amoníaco, como Archaea Nitrosopumilus y las bacterias Nitrosomonas y Nitrosospira, siendo AOA a menudo más abundante que AOB. Sin embargo, la cuantificación de los transcritos génicos específicos de amoA mostró que el número de AOB era dos órdenes de magnitud más alto que el de AOA, y que Nitrosomonas representaba el AOB más transcripcionalmente activo en las aguas superficiales. Adicionalmente, Candidatus Nitrosopelagicus y Nitrosopumilus, filogenéticamente relacionados con miembros superficiales de los clados NP-ε y NP-γ respectivamente, fueron los AOA predominantes. Nuestros hallazgos amplían la distribución conocida de oxidantes de amonio a la capa superficial marina, exponiendo su posible papel ecológico en el apoyo al sistema antártico marino durante los períodos productivos de verano.Files
pdf.pdf
Files
(5.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:49dd855dff957cf9408c90c1580b2416
|
5.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- وفرة مؤكسد الأمونيا السطحية خلال أواخر الصيف في النظام الساحلي لغرب أنتاركتيكا
- Translated title (French)
- Abondance d'oxydant ammoniacal de surface à la fin de l'été dans le système côtier de l'Antarctique occidental
- Translated title (Spanish)
- Abundancia de oxidantes de amoníaco en la superficie durante el final del verano en el sistema costero de la Antártida Occidental
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4220680529
- DOI
- 10.3389/fmicb.2022.821902
References
- https://openalex.org/W1515603326
- https://openalex.org/W1582607627
- https://openalex.org/W1906704837
- https://openalex.org/W1927712661
- https://openalex.org/W1972593478
- https://openalex.org/W1991235980
- https://openalex.org/W1993344380
- https://openalex.org/W1997479100
- https://openalex.org/W2009007034
- https://openalex.org/W2032292978
- https://openalex.org/W2034285706
- https://openalex.org/W2036253487
- https://openalex.org/W2036897871
- https://openalex.org/W2053399270
- https://openalex.org/W2063661962
- https://openalex.org/W2079905572
- https://openalex.org/W2083678046
- https://openalex.org/W2086501144
- https://openalex.org/W2094591409
- https://openalex.org/W2095770697
- https://openalex.org/W2107892342
- https://openalex.org/W2111647009
- https://openalex.org/W2119531635
- https://openalex.org/W2120902911
- https://openalex.org/W2121180999
- https://openalex.org/W2121736731
- https://openalex.org/W2135057795
- https://openalex.org/W2137107630
- https://openalex.org/W2143485490
- https://openalex.org/W2147738665
- https://openalex.org/W2149426428
- https://openalex.org/W2152280970
- https://openalex.org/W2153543026
- https://openalex.org/W2156336689
- https://openalex.org/W2157474030
- https://openalex.org/W2160378127
- https://openalex.org/W2166863711
- https://openalex.org/W2169409681
- https://openalex.org/W2170551349
- https://openalex.org/W2178043251
- https://openalex.org/W2227227452
- https://openalex.org/W2280340606
- https://openalex.org/W2285694192
- https://openalex.org/W2320246785
- https://openalex.org/W2340562832
- https://openalex.org/W2401404581
- https://openalex.org/W2404451444
- https://openalex.org/W2477618789
- https://openalex.org/W2513506562
- https://openalex.org/W2680451949
- https://openalex.org/W2795360781
- https://openalex.org/W2795618988
- https://openalex.org/W2801878070
- https://openalex.org/W2804505658
- https://openalex.org/W2805238404
- https://openalex.org/W2807194798
- https://openalex.org/W2898030476
- https://openalex.org/W2927961455
- https://openalex.org/W2951160681
- https://openalex.org/W2951358594
- https://openalex.org/W2951464304
- https://openalex.org/W2962840130
- https://openalex.org/W2963276645
- https://openalex.org/W2969560189
- https://openalex.org/W3037406852
- https://openalex.org/W3116352726
- https://openalex.org/W4249788213
- https://openalex.org/W4301015618