남서 대서양 심해의 원핵 생물 군집 평가

Jul 09, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12782(2023) 이 기사 인용

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대륙 경사면은 해양 생산성과 탄소 순환에 상당한 기여를 할 수 있습니다. 이들 지역은 소금 기저귀나 곰보 모양의 뚜렷한 지질학적 특징을 품고 있을 수 있으며, 이곳의 움푹 들어간 곳은 다양한 화합물이 축적될 수 있는 천연 퇴적물 트랩 역할을 할 수 있습니다. 우리는 대서양 남서부 산토스 분지의 염분 기저귀 및 pockmark 필드에서 표면 (0–2 cm) 및 지하 (18–20 또는 22–24 cm) 퇴적물에서 원핵 생물 군집을 조사했습니다. 16개 샘플의 메타바코딩은 표면 퇴적물이 고세균 클래스인 Nitrososphaeria에 의해 지배되는 반면, 박테리아 클래스인 Dehalococcoidia는 지하 샘플에서 가장 널리 퍼져 있음을 보여주었습니다. 퇴적물 지층은 군집 구성의 변동성의 27%를 설명하는 중요한 요소인 것으로 나타났습니다. 그러나 지형학적 특징에서는 유의미한 차이가 관찰되지 않았다. 우리는 또한 3개의 표면 샘플에 대한 메타게놈 분석을 수행하고 CSP1-5 계열인 Methylomirabilota 문에 속하는 검색된 최고 품질의 메타게놈 조립 게놈을 분석했습니다. 이 비메타노트로픽 메틸로트로프에는 심해 서식지 및 진동하는 환경 조건에 적응하는 데 기여할 수 있는 다양한 기능과 함께 메탄올 산화 및 캘빈 회로 경로를 암호화하는 유전자가 포함되어 있습니다. Metabarcoding과 metagenomic 접근법을 통합함으로써 우리는 CSP1-5가 Santos Basin 경사면의 퇴적물 샘플에 널리 퍼져 있으며 이 지역에서 메탄올 대사의 잠재적 중요성을 나타냄을 보고했습니다. 마지막으로, 본 연구에서 Methylomirabilota에 할당된 16S rRNA 서열을 공개 데이터베이스의 서열과 통합하는 계통발생적 접근 방식을 사용하여 CSP1-5 공개 서열이 Methylomirabilaceae(메타노트로픽 계통)로 잘못 분류될 수 있으므로 이러한 유기체의 역할이 메탄올 순환은 다른 환경에서도 무시될 수 있습니다.

대륙 가장자리는 육상과 해양 과정을 상호 연결하는 복잡하고 독특한 환경으로, 탄소와 질소의 생지화학적 순환에서 중요한 역할을 합니다1. 대륙붕과 경사지는 해양 면적의 20%에 불과하지만 이러한 지역은 해양 생산성의 최대 50%를 차지할 수 있습니다2,3. 이 지역의 유기물의 광물화는 외해 퇴적물에서 발생하는 것과 비교할 때 훨씬 빠른 속도로 발생하여 재생된 영양분이 자연 순환으로 빠르게 돌아갈 수 있도록 합니다4,5. 대륙 경사면은 종종 영양분 분포와 결과적으로 생물 다양성에 영향을 미칠 수 있는 광범위한 물리적, 지질학적 특징으로 구성됩니다6. 이러한 다양성은 영양분 가용성 및 탄소 기질 유형의 변화에 반응하는 것으로 알려진 저서 미생물 군집에 특히 중요합니다7. 미생물 과정은 해양 생지화학 및 유기물 광물화5에 필수적이므로 지역 및 지역 탄소 순환에서 미생물 과정의 역할을 이해하는 것이 중요합니다.

산토스 분지(SB)는 남서 대서양 가장자리에 위치한 한계 분지입니다. 이 지역에서는 대륙의 위쪽에서 중간까지의 경사면이 높은 경사도를 보이며 곰보 자국과 발굴된 소금 기저귀를 포함하여 수많은 킬로미터 규모의 해저 지형이 특징입니다8,9. 마마 자국은 가스나 액체 형태의 유체(주로 메탄)가 갑자기 표면으로 방출되어 형성된 분화구 모양의 함몰입니다10,11. 산토스 분지에서는 대량의 염분을 이동시켜 상부 퇴적층을 약화시켜 유체 배출이 촉진됩니다9. 중력으로 인해 이러한 소금 덩어리는 해양 퇴적 표면에 노출되거나 노출되지 않을 수 있는 수직 운동(diapir)을 나타냅니다8,12. SB 대륙 경사면의 포마크 필드에는 이러한 지질학적 특징과 염분 기저귀와 관련된 900개 이상의 함몰이 포함되어 있는 것으로 보고되었습니다. 이 영역의 대부분의 마마 자국은 가스가 활발하게 누출되지 않는 것으로 생각되지만, 음향 데이터 및 금속 프록시는 일부 마마 자국에서 최근에서 최근까지 누출 활동이 존재함을 시사합니다9,13,14,15,16. 또한, 이 지역 해저의 독특한 특성은 다양하지만 아직 제대로 탐색되지 않은 미생물 군집에 무수히 많은 서식지를 제공할 수 있습니다17.

30 and then used for genome reconstruction through the anvi’o pipeline v. 7.134. Co-assembly was performed using the Megahit software36, and the contigs with size > 4000 bp were selected for binning through the CONCOCT software37. Bins were manually refined using anvi-refine34 and then quality checked with CheckM v. 1.0.738. MAGs were taxonomically classified based on genome phylogeny according to the classify workflow (classify_wf) from the Genome Taxonomy Database Toolkit (GTDB- Tk v. 1.3.0) and the Genome Taxonomy Database (GTDB; release 202)39. Metagenome raw sequences are available in the GenBank repository under BioProject ID PRJNA818670./p>

1000 bp, N50 = 1492 bp), which were further binned into 34 MAGS: two high-, six medium-, and 26 low-quality drafts, according to genome quality standards suggested by Bowers et al. 78 (Table S6). SB_MAG_00001 exhibited the highest quality parameters (completeness of 94.2% and contamination of 2.1%), and represented 0.4% of mapped reads (30× coverage). According to the phylogenomic analysis of the GTDB-Tk, this MAG was assigned to the order Methylomirabiles, family CSP1-5 (ANI of 97.77% with CSP1-5 sp001443495 as the closest representative genome)./p>