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1 Lutilisation de lADNr 16s révèle la prédominance dun seul clade de Synechococcus sur une colonne deau stratifiée de mer rouge Phylogénie et structure.

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1 1 Lutilisation de lADNr 16s révèle la prédominance dun seul clade de Synechococcus sur une colonne deau stratifiée de mer rouge Phylogénie et structure des communautés de Synechococcus Daprès Fuller et al., Laura PEDEL M1 BEM

2 2 Synechococcus Cyanobactéries Très grande distribution ¼ de la production primaire de certaines régions = grand intérêt scientifique Études focalisées sur quelques souches Capables dadaptation chromatique Marines ou eau douce = ensemble polyphylétique Waterbury, WHOI

3 3 ancienneactuelleG+C pigment accessoirehalotolérancemobilité Marine cluster A subcluster phycoérythrinenon quelques souches Marine cluster B subcluster phycocyanine quelques souchesnon Réarrangement en clusters Le subcluster 5.1 : groupe dominant des Synechococcus dans la zone euphotique de locéan ouvert et côtier Grande diversité = subdivisé en 6 clades, supportés par analyses multimarqueurs Connaissances réduites - niches occupées - structure génétique le long de la colonne deau

4 4 Objectifs de létude Définir les relations entre physiologie et diversité génétique chez un grand panel de Synechococcus (dont 31 nouvelles souches) - signature génétique - traits physiologiques (PUB/PEB ratio adaptation chromatique), nage, source dazote et demande en sels) Analyser la distribution des différents clades in situ ( Golf of Aqaba, Mer rouge, bloom printanier)

5 5 Résultats III IV II I V VI VII X IX VIII Prochlorococcus Cyanobium Synechococcus sp. WH 5701 Subcluster 5.2 Synechococcus sp. PCC 6301 Subcluster 5.1 Signature génétique Arbre phylogénétique obtenu par la méthode NJ à partir des séquences ADNr 16s des souches de Synechococcus et Prochlorococcus. Modifié et simplifié Séquences Identiques à 99,4% Identiques à 99,7%

6 6 3 nouveaux clades VII, IX et X Bien supportés Nouvelles souches pour le clade VIII Réarrangement du clade VIII Avant : subcluster 5.2, 1 seul représentant Prochlorococcus + subcluster 5.1 = monophylétique III IV II I V VI VII X IX VIII Prochlorococcus Cyanobium Synechococcus sp. WH 5701 Subcluster 5.2 Synechococcus sp. PCC 6301 Subcluster 5.1

7 7 Caractérisation des nouvelles souches nombre de représentants mobilitéPUB/PEB ratiosources d'azote demande en sel (obligatoire- ment marin) 4 clade I non0,4 - 1,16NO 3 -, NH 4 + oui 12 clade II non0,48 - 2,3NO 3 -, NH 4 + oui 8 clade III oui et non 0,8 - 1,9NO 3 -, NH 4 + oui 2 clade V non0,5NO 3 -, NH 4 + oui 2 clade VI nonpas de PUBNO 3 -, NH 4 + oui 3 clade VII non1,7 - 2,2NO 3 -, NH 4 + oui 7 clade VIII nonabsence de PE NO 3 -, NH 4 + sauf RS9913 RS9914 RS9917 : NH 4 + non 3 clade IX non0,7NO 3 -, NH 4 + oui 2 clade X non0,7? oui

8 8 Caractérisation des nouvelles souches Grande diversité du PUB/PEB ratio = pas de corrélation nette avec leur profondeur de prélèvement Toutes les souches isolées utilisent le nitrate et/ou lammonium comme source dazote sauf 3 souches du clade VIII différence au sein du même clade Tous les clades sont obligatoirement marin sauf souches du clade VIII = halotolérantes Clade III normalement mobile nouvelles souches non mobiles = perte secondaire ?

9 9 Hybridation relative des clades de Synechococcus aux sondes spécifiques sur la colonne deau du golfe dAqaba Clades I à VII et X Clade II Clade III Clade II dominant Autres génotypes absents ou minoritaires = absence de clades très étudiés en laboratoire (III ou V) Présence de clades non identifiés ? Limites de cette méthode

10 10 Conclusions Peu de caractères physiologiques sont monophylétiques Plus grande diversité génétique que Prochlorococcus Certaines souches : même séquence de lADNr 16s mais source dazote différente Microhétérogénéité de lADN = permet aux populations de sadapter aux fluctuations de leur environnement = maintien de guildes microbiennes spécifiques pour un panel de microhabitats différents

11 11 Conclusions Au niveau génomique = une partie universelle et un ensemble de gènes auxiliaires spécifiques à chaque clade permettant loccupation dune niche spécifique Intérêt de lutilisation des sondes spécifiques à chaque clade pour évaluer les distributions in situ et pouvoir les corréler aux paramètres environnementaux

12 12 Critiques possibles Utilisation dun seul marqueur génétique Présence de râteaux : marqueur adapté ? Quid des variations temporelles ? Penno et al. ont découvert de nouveaux clades 1 an après, avec clade XII dominant mais fortes variations sur 1 an Une seule station échantillonnée Daprès Penno et al., 2006

13 13 Bibliographie Fuller N.J., Marie D., Partensky F., Vaulot D., Post A.F., Scanlan D.J., Clade-specific 16S ribosomal DNA oligonucleotides reveal the predominance of a single marine Synechococcus clade throughout a stratified water column in the Red Sea. Appl. Environ. Microbiol. 69: 2430–2443 Palenik B., Chromatic adaptation in marine Synechococcus strains. Appl. Environ. Microbiol. 67:991–994. Penno S., Lindell D., Post A.F., Diversity of Synechococcus and Prochlorococcus populations determined from DNA sequences of the N-regulatory gene ntcA. Environmental Microbiology 8(7) : 1200–1211

14 14 Profil Dot blot : hybridation spécifique de chaque oligonucléotide (spécifique à 1 clade)

15 15 Adaptation chromatique Trait physiologique marquant de certaines souches Phycobilisomes avec phycoérythrine (PE) ou phycocyanine (PC) composées de chromophores phycourobiline (PUB) ou phycoérythrobiline (PEB). Capables dadapter leur ratio PUB/PEB à lintensité et la qualité de la lumière ambiante (Palenik, 2001)


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