Marta Tomaszkiewicz (M2 BEM) Diversity and phylogeny of Baltic Sea picocyanobacteria inferred from their ITS and phycobiliprotein operons (Haverkamp T. et al., 2008) Marta Tomaszkiewicz (M2 BEM)

Le genre Synechococcus souches riches en phycoérythrine (PE) souches riches en phycocyanine (PC) souches rouges & vertes Absorption de la lumière verte Absorption de la lumière rouge Partage du spectre de lumière Apparance rouge, Domination dans les eaux oceaniques du large Apparance bleue-verte, Domination dans les eaux turbides Coexistence dans la lumière blanche, dans les eaux avec la coloration moyenne * Possibilité de posséder phycoerythrobiline (PEB) et phycourobiline (PUB) D’après Stomp et al., 2004

Les études précédentes de Synechococcus De nombreux clusters ont été identifiés sur la base de la pigmentation photosynthétique, les demandes en azote, la motilité et la salinité Environnements marins – les espèces dominées par les membres du cluster 5 PE, teneur en GC (55-62%), nécessitent une teneur en sel élevée PC, teneur en GC (63-66%) Les picocyanobactéries d’eau douce attribuées à Cyanobium, le genre connu seulement dans les environnements non salés et saumâtres (PC, teneur en GC (66-71%), tolérance au sel) D’après Heldman et al., 2001 Certaines souches isolées des environnements marins et d’eau douce produisent de la PE mais sont apparentées à Cyanobium d’après de données de séquençage de leur ARNr 16S, ITS, et gène rpoC1. D’après Crosbie et al., 2003; Ernst et al., 2003; Everroad et Wood, 2006

Les études précédentes de Synechococcus face à cette étude Cette étude a examiné les communautés de picocyanobactéries en créeant des banques de clones de séquences partielles d’ARNr 16S-ITS, d’opéron cpeBA (codant pour PE) et d’opéron cpcBA (codant pour PC) Les études précédentes ont montré que la phylogénie de cpcBA de picocyanobactéries d’eau douce corréspond à leur pigmentation.

RESULTATS & DISCUSSION STRATIFICATION D’après Haverkamp T. et al., 2008

560 nm LE SPECTRE DE LUMIERES SOUS L’EAU Le pic d’absorption de la souche riche en PC 625 nm Le pic d’absorption de la souche riche en PE 560 nm D’après Haverkamp T. et al., 2008

LA REPARTITION DES PICOCYANOBACTERIES Sur la base de comptage par la cytométrie en flux (taille, composition en pigment): - la coexistence de picocyanobactéries rouges et vertes dans toute la couche supérieure (30m) la diminution progressive des picocyanobactéries vertes avec la profondeur les picocyanobactéries rouges ont formé le maximum de la couche de subsurface Les picocyanobactéries rouges et vertes ont gardé leur distribution verticale même à la station 320 30m

LA DIVERSITE DE PICOCYANOBACTERIES Le séquençage de banques de clones environnementales contenant les fragments de PCR avec la partie d’ARNr 16S et ITS (entre les gènes ARNr 16S et ARNr 23S) De grandes variations dans la longueur d’ITS et la teneur en GC, en accord avec les études précédantes La rarefaction pour détérminer la structure de la diversite dans le banque de clone sur la base de ARNr 16S –ITS  un degré élevé de microdiversité dans le banque de clone, nombreuses séquences appartiennent aux mêmes ou à des espèces apparentés

L’OPERON cpcBA Il existe de grandes différences entre la phylogénie de cpcBA et les phylogénies d’ARNr 16S La phylogenie a indiqué la correlation forte entre le phénotype du pigment et la teneur en GC et ENC (effective number of codons): Les isolats riches en PC: ENC bas (23-32) Les isolats riches en PE: ENC haut (33-45) Les souches riches en PE avec une teneur en GC>60% et un ENC<33 regroupées dans le même cluster que les souches riches en PC D’après Haverkamp T. et al., 2008

L’OPERON cpeBA et marines Les souches d’eau douce Les souches marines La diversité sur l’operon cpeBA était plus haute que celle sur l’operon cpcBA D’après Haverkamp T. et al., 2008

CONCLUSIONS Il existe une microdiversité haute parmi les picocyanobactéries de la Mer Baltique, où la coexistence de souches rouges et vertes de Synechococcus est trés repondue. L’arbre phylogénétique sur la base des cpcBA et cpeBA divise les picocyanobactéries en trois groupes du pigment. Les souches riches en PC ont possédé une teneur en GC plus haute et le nombre d’ENC plus bas que les souches produisant PEB et les souches produisant PUB/PEB. Les phylogénies basées sur les gènes de PE et PC ne sont pas faciles à comparer avec la phylogénie basée sur l’ARNr 16S.

REFERENCES Crosbie, N.D., Pöckl, M., and Weisse, T. (2003) Dispersal and phylogenetic diversity of nonmarine picocyanobacteria, inferred from 16S rRNA gene and cpcBA-intergenic spacer sequence analyses. Appl Environ Microbiol 69: 5716–5721. Haverkamp T., Acinas S.G., Doeleman M., Stomp M., Huisman J., Stal L.J., 2008, Diversity and phylogeny of Baltic Sea picocyanobacteria inferred from their ITS and phycobiliprotein operons, Environmental Microbiology (2008) 10(1), 174–188 Rocap, G., Distel, D.L., Waterbury, J.B., and Chisholm, S.W. (2002) Resolution of Prochlorococcus and Synechococcus ecotypes by using 16S-23S ribosomal DNA internal transcribed spacer sequences. Appl Environ Microbiol 68: 1180-1191. Stomp, M., Huisman, J., de Jongh, F., Veraart, A.J., Gerla, D., Rijkeboer, M., et al. (2004) Adaptive divergence in pigment composition promotes phytoplankton biodiversity. Nature 432: 104–107. Johnson D. M., Oldach D., Delwiche C. F., Stoecker D. K., 2007. Retention of transcriptionally active cryptophyte nuclei by the ciliate Myrionecta rubra. Nature, 445: 426-428