Community composition of the bacterioplanktons in the Southern Ocean
Final Report Abstract
In diesem 2004 begonnenen Projekt wurde der RCA (Roseobacter Clade Affiliated,) Cluster (>98 Sequenzähnlichkeit des 16S rRNA Gens) im Südpolarmeer und in der Nordsee im Vergleich zu der in den Weltmeeren insgesamt am häufigsten vorhanden Gruppe von Bakterien, der SAR11-Gruppe (>89,9 Sequenzähnlichkeit des 16S rRNA Gens) quantitativ mittels real time PCR und in seiner Diversität erfasst. Frühere Untersuchungen hatten gezeigt, dass der RCA Cluster nur in gemäßigten bis polaren Meeren und nicht in subtropischen und tropischen Meeren vorkommt. Im Südpolarmeer umfasste der RCA Cluster in einem Transekt von der südafrikanischen Küste bis zum antarktischen Küstenstrom im Südherbst bis zu über 30% aller Bakterien mit größten Anteilen im kältesten Gebiet, dem Küstenstrom. Nördlich der subantarktischen Front konnte der RCA Cluster nicht nachgewiesen werden. Die SAR11- Gruppe war in allen Wassermassen vorhanden und machte bis zu über 40% aller Bakterien aus. Der RCA Cluster umfasste südlich der Polarfront vielfach höhere Anteile als die SAR11- Gruppe, während das an der Polarfront und weiter nördlich nicht der Fall war. Im Winter konnte der RCA Cluster in einem Transekt vom Benguelastrom bis in das Weddellmeer bei 40°W und 60°S auch im Gebiet des Benguelastrom/Agul hasgegenstrom nachgewiesen werden, im weiteren Verlauf aber erst wieder südlich der subantarktischen Front und umfasste geringere Anteile als die SAR11-Gruppe. Aus dem Wattenmeer konnte aus einer 10-7 Verdünnungskultur ein Stamm des RCA Clusters isoliert und hinsichtlich einiger Wachstumscharakteristika charakterisiert werden. Das Temperatur- und pH-Optimum des nur langsam und nicht immer reproduzierbar wachsenden Stammes lagen bei 25°C und pH 7.5-7.8. Das pufM Gen, welches für die Synthese des Reaktionszentrum des Bakteriochlorophyll a codiert, konnte nachweisen werden. Damit ist das Isolat potenziell zur aeroben anoxygenen Photosynthese fähig. Das Isolat erwies sich hinsichtlich seines 16S rRNA Gens als identisch zu einem Ribotyp, der seit mehreren Jahren regelmäßig im Wattenmeer und in der südlichen Nordsee nachgewiesen worden ist. In einem anderen Projekt wurde das Genom dieses Isolates inzwischen vollständig sequenziert. In einem Transekt von der Deutschen Bucht bis in norwegische Küstengewässer im Mai und September wurde der RCA Cluster und die SAR11-Gruppe ebenfalls quantifiziert. In den meisten Proben war die SAR11 Gruppe häufiger als der RCA Cluster, der im Mai bis zu 21% aller Bakterien und im September bis zu 15% umfasste. Eine Sequenzanalyse des 16S rRNA Gens ergab, dass lediglich drei Ribotypen in den Proben vorhanden waren. Ein Ribotyp überwog in 28 von 34 Proben, die zufällig aus allen vorhandenen Proben ausgewählt wurden. Nur an vier Stationen kamen noch zwei weitere Ribotypen vor. Der häufigste Ribotyp ist mit dem gewonnenen Isolat identisch. Daraus ergibt sich, dass die Population eines 16S rRNA Ribotyps faktisch den gesamten RCA Cluster in der Nordsee repräsentiert und damit einen für das marine heterotrophe Bakterioplankton bisher einzigartig hohen Anteil umfasst.
Publications
- 2007. The RCA (Roseobacter Clade Affiliated) Cluster: Distribution, abundance, relative significance as compared to the SAR11 clade in the Southern Ocean and physiological characteristics. Symposium Aquatic Microbial Ecology (SAME-10), Faro, Portugal, 02.-07. September 2007
Giebel HA, Kalhoefer D, Brinkhoff T, Choo YJ, Cho JC, Simon M
- 2008. Diversity, ecology, and genomics of the Roseobacter clade: a short overview. Arch. Microbiol. 189: 531-539
Brinkhoff, T., Giebel, H.A., Simon, M.
- 2008. The Southern Ocean vs. the North Sea – which region is more suitable for bacteria of the RCA (Roseobacter Clade Affiliated) and the SAR11 cluster? Ocean Sciences Meeting, Orlando, USA, 02.-07. März 2008
Giebel HA, Brinkhoff B, Simon M
- 2009. Distribution and characteristics of the Roseobacter Clade Affiliated (RCA) Cluster. FEMS 2009, 3rd Congress of European Microbiologists, Göteborg 28.06.-02.07.2009
Giebel, H.A., Gahl-Janssen, R., Kalhoefer, D., Simon M., T. Brinkhoff
- 2009. Distribution of Roseobacter RCA and SAR11 lineages and distinct bacterial communities from the subtropics to the Southern Ocean. Environ. Microbiol.
Giebel, H.A., Brinkhoff, T., Zwisler, W., Selje, N., Simon, M.
(See online at https://doi.org/10.1111/j.1462-2920.2009.01942.x)
