Detailansicht
Metagenomic analysis of microbial communities from a Red Sea Brine Pool
Christian Jansen
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Gerhard Herndl
DOI
10.25365/thesis.61763
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-12286.39247.374954-6
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mikroorganismen sind die am weitesten verbreiteten und häufigsten Lebewesen der Erde und haben sich an einige der extremsten Umgebungen unseres Planeten angepasst. Salzseen in der Tiefsee des Roten Meeres mit Salinitätswerten von rund 250 verglichen mit 35 im globalen Ozean sind sicherlich eine der extremsten Umgebungen.
In dieser Studie haben wir metagenomische Binning Analysen verwendet, um die mikrobielle Zusammensetzung eines Salzsees in der Tiefsee der Thula Region des Roten Meeres zu charakterisieren. Des Weiteren nutzten wir die KEGG Datenbank um den gefundenen Organismen metabolische Funktionen zu zuordnen.
Die vorgenommene Größenfraktionierung zeigte deutliche Unterschiede zwischen den freilebenden Mikroorganismen der kleinsten Fraktion (0,2 µm – 0,8 µm) und den Organismen der größeren Fraktionen (0,8 µm – 3,0 µm, > 3,0 µm) welche eher mit Partikeln assoziiert leben. Schwefeloxidation schien eine wichtige Rolle für die Mikroben der freilebende Fraktion des Salzsees zu spielen, häufig kombiniert mit Genen assoziiert mit mikrobieller anorganischer Kohlenstoff-Fixierung durch den reversen Tricarboxyl- sowie den Calvin-Benson-Bassham Zyklus. Unsere Ergebnisse in Kombination mit früheren Studien deuten auf eine Limitierung durch die reduzierten Schwefelkomponenten hin, insbesondere in der freilebenden Größenfraktion (0,2 µm – 0,8 µm).
Zusätzlich konnten wir in den beiden größeren Fraktionen des Salzsees eine Anreicherung an Mikroben feststellen, welche vermehrt Gene aufwiesen die im Zusammenhang mit mikrobieller Kohlenhydratfermentierung stehen. Gleichzeitig wiesen die Organismen in dieser Umgebung vermehrt das genetische Potential für die Nutzung verschiedener Elektronenakzeptoren wie Sauerstoff, Nitrat und Sulfat auf.
Diese räumliche Trennung der oxidativen und reduktiven Stoffwechselwege zwischen den verschiedenen Größenfraktionen, in Kombination mit der möglichen Nutzung von anaeroben Mikronischen auf den Partikeln im Wasser des Salzsees, deutet auf eine ökologische Nischenaufteilung der Organismen und einen möglichen Austausch der entstehenden Stoffwechselprodukte zwischen den Organismen auf den Partikeln und denen im umgebenden Wasser hin.
Abstract
(Englisch)
Microorganisms have been found in essentially every environment on Earth, adapting to a multitude of environmental parameters over a wide range and thriving in some of the most hostile places on earth. Deep-sea brine pools, such as in the Red Sea, are certainly one of these extreme environments in terms of salinity with 250 compared to the usual 35 in the global ocean. In this study we used a metagenomic binning approach to examine the microbial community composition in a Red Sea brine pool in the Thuwal area and assign functions to these microbes using the KEGG database. Water samples were size-fractionated into 0.2-0.8 µm, 0.8-3.0 µm and > 3.0 µm to separate free-living from particle-associated microbes. This approach revealed a clear difference in the community composition between the two larger particle fractions and the free-living community, particularly in the brine pools. Sulfur oxidation plays an important role in the free-living community in combination with inorganic carbon fixation via both the reverse tricarbocylic acid cycle and the Calvin-Benson-Bassham cycle. Our results in combination with previous findings indicate that hydrogen sulfide and other reduced sulfur compounds are limiting resources especially in the free-living community of the brine pool.
Additionally in the brine pool, the particle-associated microbes were dominated by bacteria with carbohydrate fermentation capabilities as well as by organisms using oxygen, nitrate and sulfate as electron acceptors.
This spatial separation of oxidative and reductive pathways in the brine pool, utilizing anaerobic microenvironments on the particles, points towards an interaction between the particle-associated and free-living microorganisms by exchanging oxidized and reduced sulfur compounds.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
metagenomics brine pool Red Sea sulfate reduction sulfur oxidation carbohydrate fermentation binning particulate organic matter
Schlagwörter
(Deutsch)
Metagenom Salzsee Rotes Meer Sulfatreduktion Schwefeloxidation Kohlenhydratfermentierung
Autor*innen
Christian Jansen
Haupttitel (Englisch)
Metagenomic analysis of microbial communities from a Red Sea Brine Pool
Paralleltitel (Deutsch)
Metagenomische Analysen Mikrobieller Gemeinschaften eines Salzsees im Roten Meer
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
37 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Herndl
AC Nummer
AC15673179
Utheses ID
54593
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |