Gemeinschaftskontext und pCO2 beeinflussen das Transkriptom des „Helfer“-Bakteriums Alteromonas in co

Apr 10, 2023

ISME Communications Band 2, Artikelnummer: 113 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Viele mikrobielle Photoautotrophe sind zur Erfüllung wesentlicher Funktionen auf heterotrophe Bakterien angewiesen. Umweltveränderungen könnten solche Wechselwirkungen jedoch verändern oder beseitigen. Wir untersuchten die Auswirkungen einer Änderung des pCO2 auf die Gentranskription in Co-Kulturen von drei Stämmen von Picocyanobakterien (Synechococcus-Stämme CC9311 und WH8102 und Prochlorococcus-Stamm MIT9312), gepaart mit dem „Helfer“-Bakterium Alteromonas macleodii EZ55. Die Kokultur mit Cyanobakterien führte in EZ55 zu einer viel höheren Anzahl hoch- und herunterregulierter Gene als pCO2 allein. Die Pathway-Analyse ergab eine signifikant unterschiedliche Transkription von Genen, die am Kohlenhydratstoffwechsel, der Stressreaktion und der Chemotaxis beteiligt sind, mit unterschiedlichen Mustern der Hoch- oder Herunterregulierung in Co-Kultur mit verschiedenen Cyanobakterienstämmen. Gentranskriptionsmuster von organischen und anorganischen Nährstofftransport- und Katabolismusgenen in EZ55 deuteten darauf hin, dass die in den Kulturmedien verfügbaren Ressourcen unter erhöhten (800 ppm) pCO2-Bedingungen verändert wurden. Insgesamt stimmten die veränderten Transkriptionsmuster mit der Möglichkeit überein, dass sich die Zusammensetzung der Cyanobakterienausscheidungen unter den beiden pCO2-Regimen änderte, was zu umfassenden ökophysiologischen Veränderungen bei beiden Mitgliedern der Kokulturen führte. Darüber hinaus stimmte eine signifikante Herunterregulierung der Gene für oxidativen Stress in MIT9312/EZ55-Kokulturen bei 800 ppm pCO2 mit einem Zusammenhang zwischen der vorhergesagten verringerten Verfügbarkeit von photorespiratorischen Nebenprodukten (z. B. Glykolat/2PG) unter dieser Bedingung und den beobachteten Verringerungen der internen oxidativen Stressbelastungen für EZ55 überein , was eine mögliche Erklärung für den zuvor beobachteten Mangel an „Hilfe“ liefert, die EZ55 MIT9312 bei erhöhtem pCO2 bietet. Wenn ähnlich weitreichende Veränderungen in der mikrobiellen Ökophysiologie im Ozean auftreten, wenn der atmosphärische pCO2 steigt, könnten sie zu erheblich veränderten Ökosystemfunktionen und der Zusammensetzung der Gemeinschaft führen.

Der Kohlendioxidgehalt der Erdatmosphäre (pCO2) steigt größtenteils aufgrund anthropogener Aktivitäten in einem in der Geschichte beispiellosen Tempo an [1]. Eine Auswirkung dieser Veränderung ist die Versauerung der Ozeane, die durch die Aufnahme von CO2 durch Meerwasser verursacht wird [2]. Die Geschwindigkeit dieser Veränderungen wird durch marines Phytoplankton beeinflusst, das für etwa die Hälfte der globalen Primärproduktivität verantwortlich ist [3, 4]. Phytoplankton ist wiederum metabolisch mit Bakterioplankton über die Freisetzung von gelöster organischer Substanz (DOM) verbunden, die durch aerobe Atmung remineralisiert wird, wodurch ein interner Kohlenstoffkreislauf entsteht, der als mikrobieller Kreislauf bekannt ist [5]. Die relativen Raten der Kohlenstofffixierung und Kohlenstofffreisetzung sowie der Kohlenstoffexport in Sedimente oder höhere trophische Ebenen beeinflussen die Gesamtgeschwindigkeit der pCO2-Änderung [6]. Infolgedessen wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um zu verstehen, wie sich eine Änderung des pCO2 auf die Dynamik des Phytoplanktonwachstums auswirkt [7, 8].

Die Picocyanobakterien Prochlorococcus und Synechococcus sind die beiden am häufigsten vorkommenden Phytoplanktongattungen im offenen Ozean und damit wichtige Bestandteile des marinen Kohlenstoffkreislaufs [9]. Klimawandelmodelle, die nur erhöhte Temperatur und Licht berücksichtigen, haben für beide Taxa einen signifikanten Anstieg der Zellzahlen bis zum Jahr 2100 vorhergesagt [9]. Allerdings reagierten die beiden Gattungen in kulturbasierten Experimenten unterschiedlich auf künftige pCO2-Werte und Temperaturen [10], wobei Prochlorococcus unter dem für das Jahr 2100 prognostizierten pCO2-Wert (800 ppm) erheblich geringere Wachstumsraten zeigte [11]. Modelle, die die Reaktion des Phytoplanktons sowohl auf die Temperatur als auch auf den pCO2-Wert berücksichtigen, ließen darauf schließen, dass Prochlorococcus in seinem gesamten Verbreitungsgebiet von Synechococcus verdrängt werden würde [12], was möglicherweise dramatische Auswirkungen auf den ozeanischen Kohlenstoffkreislauf hätte.

Interessanterweise wurde die Wachstumsbeeinträchtigung von Prochlorococcus bei hohem pCO2 teilweise durch Transkriptionsänderungen im „Helfer“-Bakterium Alteromonas macleodii EZ55 verursacht, mit dem es in diesen Experimenten gemeinsam kultiviert wurde [7]. Frühere Experimente zeigten, dass Prochlorococcus-Kulturen auf Helferbakterien wie EZ55 angewiesen waren, um H2O2 in Kulturmedien zu tolerieren [13, 14]. Allerdings regulierte EZ55 das H2O2-entfernende Enzym Katalase bei 800 ppm pCO2 herunter, was Prochlorococcus effektiv die Hilfe vorenthielt und zu verringerten Wachstumsraten und erhöhter Mortalität führte [7].

Die Helfer-Interaktion zwischen EZ55 und Prochlorococcus stellt nur einen von vielen ähnlichen Austauschen zwischen Meeresmikroben dar. Beispielsweise schaffen viele „Black Queen“ (BQ)-Interaktionen, die undichte biologische Funktionen beinhalten, deren Produkte anderen Community-Mitgliedern zur Verfügung stehen [15, 16], evolutionäre Anreize für Mikroben, durch Stoffwechseloptimierung voneinander abhängig zu werden. Die Ergebnisse der BQ-Evolution reichen von verminderter Genexpression [17] bis hin zu Genverlust [14, 16] und produzieren „begünstigte“ Organismen wie Prochlorococcus, die auf „Helfer“-Organismen wie Alteromonas angewiesen sind, um undichte Funktionen auszuführen [14, 18, 19]. Da jede dieser Wechselwirkungen durch einen erhöhten pCO2-Wert auf die gleiche Weise gestört werden kann, wie dies bei Prochlorococcus und EZ55 beobachtet wurde, ist es möglich, dass der Kohlenstoffkreislauf in zukünftigen Ozeanen Veränderungen erfährt, die aufgrund des Verhaltens axenischer Kulturen schwer vorherzusagen sind.

Unsere Fähigkeit, die Auswirkungen von zukünftigem pCO2 auf Meeresgemeinschaften abzuschätzen, ist daher durch die geringere ökologische Komplexität von Laborexperimenten begrenzt [2], und insbesondere Mikroalgenexperimente mit axenischen Kulturen können die natürliche Dynamik von Meeresgemeinschaften falsch darstellen [20]. Daher bieten Studien mit vereinfachten Gemeinschaften, die verschiedene funktionelle Gruppen von Phytoplankton und heterotrophen Bakterien umfassen, einen realistischeren Ansatz zum Verständnis, wie die Dynamik des Kohlenstoffkreislaufs durch globale Veränderungen beeinflusst wird. Hier untersuchten wir den Einfluss des für das Jahr 2100 prognostizierten pCO2 (800 ppm) auf die Transkription in Co-Kulturen von Alteromonas sp. EZ55 mit dem Picocyanobakterium Prochlorococcus MIT9312, Synechococcus sp. CC9311 und Synechococcus sp. WH8102. Unser Ziel war es, sowohl zu verstehen, wie diese Organismen auf pCO2-Änderungen reagieren, als auch wie EZ55 auf die Anwesenheit verschiedener Cyanobakterien-Partner reagiert. Unsere Ergebnisse zeigten, dass pCO2 im Jahr 2100 wahrscheinlich die Stoffwechselgespräche zwischen Cyanobakterien und Meeresbakterien beeinflussen wird, indem es die Verfügbarkeit von abgesonderten Metaboliten und anorganischen Nährstoffen verändert, mit sekundären Auswirkungen auf die Stressphysiologie, die sich alle auf die ökologische Funktion der Gemeinschaft auswirken.

Jeweils sechs Klone des Synechococcus-Stamms WH8102 im offenen Ozean und des Synechococcus-Stamms CC9311 an der Küste wurden durch Verdünnung bis zur Auslöschung in SN-Medien erhalten [21]. Die Elternkulturen jedes Organismus wurden vom National Center for Marine Algae (Boothbay Harbor, Maine) bezogen und waren bei Erhalt axenisch. Sechs Klone von Alteromonas sp. Stamm EZ55 und Prochlorococcus MIT9312 wurden ebenfalls zuvor erhalten und bei –80 °C kryokonserviert [7]. Die in unseren Synechococcus-Kokulturen verwendeten EZ55-Klone waren dieselben 6 Klone, die in unserer vorherigen transkriptomischen Studie von MIT9312 [7] verwendet wurden, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zwischen dieser Studie und der vorliegenden Studie zu maximieren. Co-Kulturen wurden durch Mischen jedes der sechs Klone von CC9311 und WH8102 mit einem der EZ55-Klone initiiert.

Synechococcus-Kulturen wurden unter ähnlichen Bedingungen wie in unserem vorherigen Experiment mit Prochlorococcus [7] gezüchtet. Kurz gesagt, alle Kulturen wurden in mit Säure gewaschenen Zentrifugenröhrchen aus Glas mit konischem Boden hergestellt, die 13 ml künstliches Meerwasser (ASW) enthielten, angereichert mit Nährstoffvorräten [21] und mit Säure und/oder Base zur Kontrolle des pCO2. ASW (pro L: 28,41 g NaCl, 0,79 g KCl, 1,58 g CaCl2*2H2O, 7,21 g MgSO4*7H2O, 5,18 g MgCl2*6H2O) wurde in mit Säure gewaschenen Glasflaschen sterilisiert und mit 2,325 mM (Endkonzentration) Filter ergänzt -Sterilisiertes Natriumbicarbonat, dann über Nacht mit steriler Luft durchblasen. Synechococcus-Kulturen wurden in SEv gezüchtet (pro L: 32 μM NaNO3, 2 μM NaH2PO4, 20 μL SN-Spurenmetallstamm und 20 μL F/2-Vitaminstamm). Die Hauptunterschiede zwischen diesem Medium und dem PEv-Medium, das in unserer früheren Prochlorococcus-Studie verwendet wurde, sind die Stickstoffquelle (NO3− vs. NH4+, mit molarer Konzentration von N und N:P-Verhältnissen identisch mit PEv) und der Zusatz von F/2-Vitaminen [ 21]. Die Carbonatchemie jeder Mediencharge wurde vor pCO2-Manipulationen bestimmt, indem die Alkalität und der pH-Wert durch Titration bzw. Kolorimetrie gemessen wurden [7, 11] und dann die oa-Funktion im Seacarb-Paket in R verwendet wurde, um zu bestimmen, wie viel Salzsäure und Bicarbonat (für 800 ppm pCO2) oder Natriumhydroxid (für 400 ppm pCO2) waren erforderlich, um die gewünschten experimentellen Bedingungen zu erreichen [22]. Säure- und Basenzusätze wurden unmittelbar vor der Beimpfung eingeführt. Die Kulturen wurden in einer Percival-Wachstumskammer bei 21 °C unter 150 μmol Photonen m−2 s−1 in einem Hell:Dunkel-Zyklus von 14:10 gezüchtet. Synechococcus-Kulturen wurden auf einem rotierenden Gewebekulturrad bei etwa 60 U/min gezüchtet.

Die Transkriptome aller sechs klonalen Replikate jedes Synechococcus-Stamms zusammen mit ihren EZ55-Partnern wurden unter etwa 400 (basierend auf dem atmosphärischen pCO2, gemessen am Mauna Loa im Jahr 2015, als das Experiment geplant war) oder 800 ppm (d. h. ungefähr dem vorhergesagten pCO2 im Jahr 2100) bewertet unter IPCC-Szenario A2) pCO2. Vor der RNA-Extraktion wurde jede Kultur für drei Transferzyklen (ungefähr 14 Generationen) an die experimentellen Bedingungen gewöhnt. Das Wachstum wurde mittels Durchflusszytometrie unter Verwendung eines Guava HT1-Durchflusszytometers (Luminex Corporation, Austin, TX) verfolgt. Die EZ55-Zellkonzentrationen wurden durch Verdünnung auf YTSS-Agar bestimmt (pro L 4 g Trypton, 2,5 g Hefeextrakt, 15 g Meersalze, 15 g Agar). Sobald die Synechococcus-Zelldichte 2,6 × 105 Zellen ml–1 erreichte, wurden die Kulturen 26-fach in frischem Medium verdünnt. Vorläufige Experimente ergaben, dass diese Zellkonzentration niedrig genug war, dass das Wachstum nicht durch Nährstoffe eingeschränkt wurde und der pH-Wert und der pCO2 nicht wesentlich durch die Kohlenstoffkonzentrationsmechanismen der Cyanobakterien beeinflusst wurden. Im letzten Transferzyklus wurde jede Kultur in fünf identische Subkulturen aufgeteilt, um die für die RNA-Extraktion verfügbare Biomasse zu erhöhen; Alle 5 Subkulturen jedes Klons wurden dann gepoolt und durch sanfte Spritzenfiltration auf einem einzelnen 0,2-μm-Polycarbonatfilter gesammelt, dann in flüssigem Stickstoff schockgefroren und vor der RNA-Extraktion bei –80 °C gelagert. Für WH8102-Kulturen wurden durchschnittlich 4,04 × 107 WH8102-Zellen und 3,91 × 108 EZ55-Zellen pro Filter gesammelt, und für CC9311-Kulturen wurden durchschnittlich 5,47 × 107 CC9311- und 7,33 × 108 EZ55-Zellen pro Filter gesammelt. Die Parameter der Carbonatchemie für die Kulturen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Malthusianische und exponentielle Wachstumsraten, Verzögerungsdauern und Absterben nach der Übertragung für Cyanobakterien wurden wie zuvor beschrieben berechnet [7]. Die Auswirkung von pCO2 auf diese Eigenschaften wurde mithilfe linearer Mixed-Effects-Modelle in R unter Verwendung des lme4-Pakets analysiert, gefolgt von Post-hoc-Kontrasten unter Verwendung von emmeans.

Die RNA-Extraktion wurde für jede Replikatkultur separat mit dem RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA) mit einer kleinen Modifikation des Lyseschritts durchgeführt [7]. rRNA wurde mit dem Ribo-Zero rRNA Removal Kit for Bacteria (Illumina, San Diego, CA, USA) entfernt [7]. Nach der rRNA-Entfernung wurden die Proben mit einem RNeasy MiniElute-Reinigungskit (Qiagen) gereinigt und konzentriert. Menge und Qualität der RNA nach dem Verdau wurden mit einem Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent, Santa Clara, CA, USA) bewertet. Zur Vorbereitung der mRNA-Bibliothek für die Illumina Hi-seq 2500 Paired-End-Sequenzierung (PE100) wurde das TruSeq RNA Sample Prep Kit v2 (Illumina, San Diego, CA, USA) verwendet. Die Länge des DNA-Fragments betrug 100 bp, die gepaarten Enden überlappten sich nicht und die Insertgröße betrug etwa 300 bp. Einzelne Barcode-Sequenzen wurden zu Sequenzablesungen für die Multiplex-Sequenzierung hinzugefügt, die in einer einzelnen Spur am Sulzberger Columbia University Genome Center (CUGC) (New York, NY, USA) ausgeführt wurden. Auf unsere Sequenzdateien kann über NCBI zugegriffen werden (BioProject PRJNA377729, SRA-Zugangsnummern SRX2619948-SRX2619957, SRX3033334-SRX3033345 und SRX14411251-SRX14411274).

Die aus dieser Studie erhaltenen Messwerte sowie alle Messwerte aus unserem vorherigen Experiment mit MIT9312 und EZ55 [7] wurden hier gemeinsam analysiert. Sequenzlesevorgänge (d. h. BCL-Basecall-Dateien pro Zyklus) wurden in FASTQ-Dateien pro Lesevorgang für die nachgelagerte Analyse in der Sequenzierungseinrichtung mit der Software bl2fastq unter Verwendung von Standardeinstellungen und Adaptertrimmung zum Entfernen von Barcodes übersetzt. Wir folgten einer leicht modifizierten Version des in [23] beschriebenen Arbeitsablaufs für die Alignment-Zählung und differenzielle Gentranskription unter Verwendung der Pakete Rsubread und EdgeR in R v4.02 [24]. Die Verteilung der FASTQ-Qualitätswerte wurde mit der Funktion „qualityScores“ bewertet. Referenzgenome von Cyanobakterien wurden von Ensemble Bacteria (ASM1264v1, ASM1458v1, ASM19597v1 bzw. für MIT9312, CC9311 und WH8102) erhalten. EZ55-Daten wurden von IMG/M (Taxon-ID 2785510739) erhalten; Diese vollständige Genomassemblierung [25] war eine überlegene Version im Vergleich zu der, die in unserer vorherigen Analyse von MIT9312 verwendet wurde [7]. Genomindizes wurden vor dem Alignment mithilfe der Funktion buildindex erstellt. Anschließend wurden die Lesevorgänge mithilfe der Standardeinstellungen der Ausrichtungsfunktion an Indizes ausgerichtet. Die resultierenden BAM-Dateien wurden mithilfe der Featurecounts-Funktion mit Cyanobakterien- und EZ55-annotierten Genomen verglichen.

Wir haben mithilfe von EdgeR die Wahrscheinlichkeiten der differenziellen Gentranskription (DGE) und die fache Änderung der Transkriptzahlen geschätzt. Vor der DGE-Analyse wurden die Zählungen von Genen mit niedrigen Transkriptionsniveaus mithilfe der Funktion filterByExpr gefiltert und die verbleibenden Zählungen wurden mithilfe der Funktion calcNormFactors normalisiert, um Zusammensetzungsverzerrungen zwischen Bibliotheken zu beseitigen. Allgemeine lineare Modelle schätzten allgemeine, trend- und tagweise Streuungen sowie die Auswirkungen verschiedener experimenteller Designparameter auf normalisierte Zählungen (glmFIT-Funktion). Für Cyanobakterien wurde eine Designmatrix erstellt, um DGE zwischen den beiden pCO2-Versuchsbedingungen zu testen. Für Alteromonas EZ55 testete unsere Designmatrix die Auswirkungen von Kokultur und pCO2 sowie die Wechselwirkung zwischen diesen beiden Faktoren. Die statistische Analyse wurde basierend auf unserem angepassten Modell durchgeführt und die folgenden benutzerdefinierten Kontraste wurden mithilfe der Funktion makeContrasts angewendet: (i) die Wirkung der Behandlung (dh 800 ppm gegenüber 400 pCO2); (ii) der allgemeine Effekt der Kokultur im Durchschnitt aller Partner; (iii) die Wirkung spezifischer Cyanobakterien zusätzlich zur allgemeinen Co-Kultur-Reaktion; (iv) die allgemeine Interaktion zwischen Co-Kultur und pCO2; und (v) die Interaktion zwischen spezifischen Cyanobakterien und pCO2 zusätzlich zum allgemeinen Interaktionsterm. Signifikanter DGE wurde als Gene mit nicht angepassten p-Werten <0, 05 und einer logarithmischen Faltungsänderung (logFC) > 1 in paarweisen Vergleichen innerhalb unseres Modells definiert. DGE-Gene für Cyanobakterien wurden für die Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) mithilfe der Funktion gseKEGG im Paket clusterProfiler getestet. Die Transkriptionsniveaus für EZ55 wurden mithilfe der Überrepräsentationsanalyse (ORA) mit der Funktion „enrichKEGG“ im ClusterProfiler analysiert [26].

Wir untersuchten die Fähigkeit von EZ55, auf Stoffwechselzwischenprodukten im Photorespirationsweg als einziger Kohlenstoffquelle zu wachsen. Glycin-, Glykolat-, Glucose- und Glyoxylat-Stammlösungen (Konzentrationen von 20 %, 4 %, 4 % bzw. 10 % W/V) wurden unter Verwendung eines 0,2 μM-Filters filtersterilisiert. Der pH-Wert der Glykolat- und Glyoxylat-Vorräte wurde mit 10 M NaOH auf etwa 7 eingestellt. EZ55-Klone wurden in ASW geimpft, das mit Pro99-Nährstoffen [21] und 0,1 % (Gew./Vol.) Glucose [25] ergänzt war, und 24 Stunden lang bei 28 °C unter orbitalem Schütteln bei 120 U/min akklimatisiert. Nach der Akklimatisierung wurden die Kulturen für eine weitere 24-stündige Kultivierung unter den gleichen Kultivierungsbedingungen 1000-fach in 10 ml Pro99 (ohne Glucose) verdünnt. Anschließend wurden 5 μl jeder Kultur in doppelte Vertiefungen einer UV-sterilisierten transparenten Platte mit 96 Vertiefungen gegeben Enthält 215 μl Pro99-Medium mit entweder Glycin, Glykolat, Glyoxylat oder Glucose in einer Konzentration von 0,1 % als Kohlenstoffquellen oder ohne zugesetzten Kohlenstoff (als Negativkontrolle). Die Platte wurde mit einer UV-sterilisierten transparenten Versiegelungsfolie versiegelt und in einem Synergy H1-Plattenlesegerät (Biotek, Vermont, USA) 48 Stunden lang bei 28 ° C im kontinuierlichen Lesemodus kultiviert, wobei in 5-Minuten-Intervallen eine optische Dichte von 600 nm Wellenlänge erfasst wurde. Die exponentielle Wachstumsrate einer Kultur wurde als maximale Steigung ihrer Wachstumskurve bestimmt, bestimmt durch lineare Regressionen von OD vs. Zeit in einem gleitenden Zeitpunktfenster [27].

Der Nachweis von intrazellulärem H2O2 erfolgte nach Lu et al. [28], mit geringfügiger Modifikation. Kurz gesagt, 1,5 ml Kultur wurden 5 Minuten lang bei 8000 U/min zentrifugiert, der Überstand wurde entfernt und das Pellet wurde in 1 ml phosphatgepufferter Kochsalzlösung (pH = 7,4, Fisher) resuspendiert. 5 μl 1 mM 2′,7′-Dichlordihydrofluoresceindiacetat wurden zur Resuspension gegeben und 5 Sekunden lang gevortext und dann 1 Stunde lang auf einem Schüttler (120 U/min) im Dunkeln inkubiert. Die Suspension wurde 5 Minuten lang bei 8000 U/min zentrifugiert, das Pellet zweimal mit PBS gewaschen und schließlich in 200 μl PBS resuspendiert. Die Fluoreszenz wurde mittels Durchflusszytometrie bei Anregungs-/Emissionswellenlängen von 485/535 nm gemessen. Der H2O2-Gehalt einer Probe wurde als Mittelwert der logarithmischen Fluoreszenz bei 535 nm für 10.000 Ereignisse geschätzt.

Mehrere Gene, die am bakteriellen Glykolat-Verwertungsweg beteiligt sind (Glykolat-/Laktatoxidase, die drei Untereinheiten der Glykolat-Dehydrogenase und Tartronat-Semialdehyd-Reduktase), wurden in den Referenzgenomen unserer Organismen nicht annotiert, daher haben wir gezielt versucht, sie mithilfe einer reziproken BLAST-Analyse nachzuweisen. Wir haben aus jedem der vier Referenzgenome alle Sequenzen mit hoher Ähnlichkeit (E-Wert < 0,001) zu den relevanten Genen von Escherichia coli und/oder Synechococcus elongatus mithilfe von Blastp [29] abgerufen und dann jede abgerufene Sequenz mit dem E abgeglichen. coli- oder S. elongatus-Referenzgenom. Wenn es sich bei der reziproken Übereinstimmung um dasselbe Gen handelte, das in der ursprünglichen BLAST-Suche verwendet wurde, betrachteten wir die Übereinstimmung als signifikant. Die abgerufenen Sequenzen wurden mit MUSCLE 3.8.425 abgeglichen [30] und in MVIEW über die EMBL-EBI-Webschnittstelle visualisiert [31]. Bootstrapped-Maximum-Likelihood-Bäume von GlcDF- und GOX/LOX-Sequenzen wurden in MEGA Version 11 erstellt; Modellparameter für die Baumkonstruktion wurden basierend auf der Kombination ausgewählt, die das Bayes'sche Informationskriterium für die Modellanpassung für jeden Datensatz mithilfe des Modellauswahltools von MEGA minimierte [32].

Das Wachstum von Synechococcus CC9311 wurde durch die pCO2-Bedingungen in der Co-Kultur mit Alteromonas EZ55 nicht wesentlich beeinflusst, wohingegen Synechococcus WH8102 ähnliche, wenn auch weniger schwerwiegende Wachstumseinbußen aufwies wie die, die wir zuvor bei Prochlorococcus MIT9312 beobachteten [7] (Abb. S1). WH8102 hatte tatsächlich eine signifikant erhöhte exponentielle Wachstumsrate unter 800 ppm pCO2 (~11 % Anstieg basierend auf einem linearen Mixed-Effects-Modell, p = 0,009), aber eine signifikant längere Verzögerungsphasendauer (2,1 ± 0,5 Tage, lineares Mixed-Effects-Modell, p < 0,001) und Zelltod nach dem Transfer (7,8 ± 6,5 % Verlust, lineares Mixed-Effects-Modell, p = 0,001) kehrten diesen Anstieg der Wachstumsrate um und führten zu einer deutlich verringerten realisierten oder malthusianischen Wachstumsrate (~17 % Reduzierung). , lineares Mixed-Effects-Modell, p = 0,006). Wir haben das Wachstum axenischer Synechococcus-Stämme für diese Studie nicht beobachtet und können daher nicht darauf eingehen, ob diese Unterschiede eine Änderung im „Hilfsverhalten“ von EZ55 widerspiegeln, wie es für MIT9312 beobachtet wurde [7].

MIT9312, CC9311 und WH8102 hatten 37, 30 und 13 Gene, die zwischen pCO2-Behandlungen signifikant unterschiedlich transkribiert wurden (logFC > 1, p < 0,05) (Abb. S2, Tabelle S1). In Übereinstimmung mit unserem vorherigen Bericht, der eine andere Pipeline für dieselben Sequenzen verwendete [7], verringerte MIT9312 die Transkription von Carboxysome-Shell-Genen, RUBISCO-Genen und mehreren High-Light-Inducible-Genen (HLI) und erhöhte die Transkription der Spectrin-Repeat-„Co-Kultur“. Antwortgen“ [33] (Abb. S3A). Im Gegensatz dazu erhöhte WH8102 die Transkription von RUBISCO- und Carboxysomen-Genen (Abb. S3B) sowie mehrerer N-Akquisitionsgene. Wie MIT9312 regulierte CC9311 HLI-Gene sowie andere stressbedingte Gene herunter (Abb. S3C). GSEA bestätigte die Herunterregulierung der Kohlenstofffixierungswege in MIT9312 (Abb. 1A) und die Hochregulierung der Kohlenstofffixierung, der Nährstoffaufnahme und anderer kataboler und anaboler Wege in WH8102 (Abb. 1B). MIT9312 erhöhte auch die Transkription seines DNA-Mismatch-Reparatursystems unter erhöhtem pCO2. CC9311 regulierte die Photosynthese-Antennenproteinsynthese und die Aminoacyl-tRNA-Biosynthese unter erhöhtem pCO2 hoch (Abb. 1C).

Die Gene wurden unter Verwendung von KEGG-Annotationen für Prochlorococcus MIT9312 (A), Synechococcus WH8102 (B) und Synechococcus CC9311 (C) in Sätze eingeteilt, die Kategorien darstellen, die unterschiedlich zwischen 400 und 800 ppm pCO2 reguliert werden. Normalisierte Anreicherungsscores (NES) geben die Verteilung der KEGG-Kategorien über eine Liste von Genen an, die nach dem hypergeometrischen Score (HGS) geordnet sind. Höhere Anreicherungswerte weisen auf eine Verschiebung von Genen hin, die zur angegebenen KEGG-Kategorie gehören, zu einem der beiden Enden der Rangliste, was eine Aufwärts- oder Abwärtsregulierung (positive bzw. negative Werte) darstellt.

Viele weitere Gene wurden unter 800 ppm pCO2 in EZ55 im Vergleich zu allen getesteten Cyanobakterien signifikant unterschiedlich reguliert (Tabelle S2, Abb. S4A). Gene für die Aminosäure- und Peptidoglycan-Biosynthese sowie den Katabolismus verschiedener Zucker waren überrepräsentiert (Abb. S5A). Alle statistisch unterschiedlich transkribierten Gene in den drei am stärksten überrepräsentierten KEGG-Kategorien wurden herunterreguliert. Im Gegensatz dazu ergab die Kategorie „Stärke- und Saccharose-Katabolismus“, dass zwei α-Amylase-Glycosid-Hydrolase-Enzyme, Saccharose-Phosphorylase und Amylosucrase, bei 800 ppm stärker transkribiert wurden.

Wir konnten auch axenische EZ55-Transkriptome mit denen in Co-Kultur mit Cyanobakterien vergleichen. Der Einfluss der Co-Kultur auf EZ55 war viel ausgeprägter als der von pCO2. Bemerkenswerterweise wurden 1144 Gene in Co-Kultur mit Cyanobakterien im Vergleich zu axenischem EZ55 signifikant unterschiedlich transkribiert (Abb. S4B, Tabelle S3). Darüber hinaus wurde die pCO2-Reaktion durch Co-Kultur für 457 Gene signifikant moduliert (Abb. S4C, Tabelle S4). Für die Co-Kultur-Reaktion (Abb. S5B) und die Interaktion der Co-Kultur mit pCO2 (Abb. S5C) wurden mehr überrepräsentierte KEGG-Pfade identifiziert als für pCO2 allein (Abb. S5A).

Insgesamt waren die Transkripte für unterschiedlich regulierte stressbezogene Gene im Vergleich zu axenischem EZ55 bei 400 ppm pCO2 erschöpft, mit der einzigen Ausnahme des RNA-Polymerase-Sigmafaktors in der stationären Phase (rpoS) (Abb. 2; Tabelle S5). Zu diesen Genen gehörten die antioxidativen Enzyme Katalase, Katalase-Peroxidase und Alkylhydroperoxidreduktase. Co-Kulturen bei 400 ppm hochregulierter Transkripte für Transporter von N, P, Fe, organischen Säuren (z. B. Glykolat, Acetat, Laktat) und einer Vielzahl von Kohlenstoffsubstraten (Abb. S6; Tabelle S6). Andererseits waren bei 800 ppm pCO2 die meisten Stressgene in der Co-Kultur hochreguliert und die meisten Transporter wiesen im Vergleich zu axenischem EZ55 eine unveränderte Transkription auf.

Die Diagramme stellen die allgemeine Reaktion auf die Co-Kultur (Spalte 1) und die Co-Kultur mit spezifischen Cyanobakterien (Spalten 2–4) bei entweder 400 oder 800 ppm pCO2 im Verhältnis zur Transkription unter axenischen Bedingungen bei demselben pCO2 dar. Die log2-fache Änderung (logFC) ist auf der x-Achse relativ zu axenischen Alteromonas unter denselben pCO2-Bedingungen aufgetragen. Differenziell transkribierte Gene (p < 0,05 und logFC > 1) sind schwarz hervorgehoben. Schwarze Balken in Spalte 1 zeigen an, dass sich die durchschnittliche Co-Kultur-Reaktion deutlich von der axenischen Reaktion bei demselben pCO2 unterscheidet; Schwarze Balken in den Spalten 2–4 zeigen einen signifikanten Unterschied zwischen der spezifischen Cyanobakterien-Reaktion und der allgemeinen Kokultur-Reaktion in Spalte 1 an.

Transkripte für die meisten Chemotaxis-Gene waren in Co-Kultur im Vergleich zu Axen bei 400 ppm häufiger vorhanden, blieben jedoch bei Co-Kultur bei 800 ppm im Allgemeinen unbeeinflusst oder herunterreguliert (Abb. S7; Tabelle S7). Andererseits wurden Flagellen-bezogene Gene in Co-Kulturen bei 400 ppm größtenteils herunterreguliert, bei 800 ppm jedoch hochreguliert. Viele Gene des zentralen Kohlenstoffstoffwechsels wurden ebenfalls unterschiedlich reguliert, wobei Enzyme, die am Glyoxylat/Dicarboxylat-, Propanoat-, Pyruvat- und Aminosäurekatabolismus beteiligt sind, stark überrepräsentiert waren (Abb. S8; Tabelle S8). Die meisten differenziell transkribierten Transkripte des Zentralstoffwechsels wurden in Co-Kultur mit 400 ppm angereichert, mit Ausnahme der Gene, die für Enzyme im Methylcitrat-Zyklus und der Glycin-Betain-Synthese aus Cholin kodieren, die herunterreguliert wurden. Bei 800 ppm wurden jedoch in der Co-Kultur nur zwei Enzyme des zentralen Stoffwechsels unterschiedlich transkribiert, und beide waren im Vergleich zum axenischen Wachstum erschöpft.

Im vorherigen Abschnitt wurde die allgemeine Co-Kultur-Reaktion von EZ55 analysiert, aber unsere Analyse ergab auch viele Gene, die unterschiedlich transkribiert wurden, je nachdem, mit welchem ​​Cyanobakterienpartner EZ55 kultiviert wurde (Abb. S4, Tafeln DF; Tabellen S9, S10, S11). Bei vielen davon war die stammspezifische Co-Kultur-Reaktion auch zwischen den pCO2-Behandlungen unterschiedlich (Abb. S4, Tafeln GI, Tabellen S12, S13, S14). Ähnliche KEGG-Kategorien waren in der Reaktion von EZ55 auf die Co-Kultur mit bestimmten Cyanobakterien im Vergleich zur Co-Kultur im Allgemeinen überrepräsentiert (Abb. S5, Panels DI), was darauf hindeutet, dass diese artspezifischen Unterschiede eher auf die Anpassung derselben allgemeinen Wege als auf grundlegende Unterschiede zurückzuführen sind Stoffwechselreaktion. Im Gegensatz dazu gab es bei 800 ppm weniger signifikante artspezifische Unterschiede in der Gentranskription im Vergleich zur allgemeinen Co-Kultur-Reaktion. Ein bemerkenswerter Unterschied bestand darin, dass bei 400 ppm die meisten stressbezogenen EZ55-Gene mit MIT9312 stärker transkribiert wurden als mit beiden Synechococcus-Stämmen (Abb. 2). Darüber hinaus waren die Gene, die für zwei EZ55-Katalasen sowie Alkylhydroperoxidreduktase kodieren, bei 800 ppm in der Co-Kultur mit MIT9312 verringert, stiegen jedoch bei WH8102 an und blieben im Vergleich zur allgemeinen Co-Kultur-Reaktion für CC9311 unverändert.

Die Transkription einiger Nährstoffaufnahmegene war ebenfalls stammspezifisch (Abb. S6) und zeigte wie bei Stressgenen deutlich unterschiedliche Muster für Co-Kulturen mit MIT9312 im Vergleich zu den Synechococcus-Stämmen. Beispielsweise war der EZ55-NH4+-Transporter in Co-Kultur mit MIT9312 und WH8102 bei 400 ppm hochreguliert, bei 800 ppm gingen die NH4+-Transporter-Transkripte jedoch in Co-Kultur mit MIT9312, jedoch nicht mit einem der beiden Synechococcus-Stämme, erheblich zurück. Einige EZ55-Transporter für organischen Kohlenstoff veränderten auch die Transkription als Reaktion auf pCO2 auf artspezifische Weise. Beispielsweise wurden bei 400 ppm Transkripte, die für zwei Fucose-Permeasen kodierten, in der Co-Kultur mit MIT9312 hochreguliert (obwohl ein dritter herunterreguliert wurde), und ein Acetattransporter wurde mit WH8102 stärker transkribiert. B-Vitamin-Transportgene wurden in Co-Kultur mit MIT9312 unter 400 ppm und mit WH8102 unter 800 ppm hochreguliert. Die artspezifischen Transkriptionsmuster von Chemotaxis- und Flagellengenen ähnelten den Trends, die für die allgemeine Co-Kultur-Reaktion beobachtet wurden, obwohl das Ausmaß der Verschiebungen in vielen Fällen zwischen den Stämmen erheblich schwankte (Abb. S7).

Bei 400 ppm pCO2 wurden viele zentrale Stoffwechselgene in EZ55 im Vergleich zur axenischen Kultur je nach spezifischem Cyanobakterienpartner unterschiedlich transkribiert (Abb. S8, 3, S9). Beispielsweise erhöhte EZ55, das zusammen mit beiden Synechococcus-Stämmen kultiviert wurde, die Transkription von Genen, die am Glycin-Spaltsystem (GCS) beteiligt sind, obwohl das Ausmaß der Veränderung nur bei Kombination mit CC9311 signifikant war; Im Gegensatz dazu wurden diese Gene in Co-Kultur mit MIT9312 herunterreguliert. Die bakteriellen Glyoxylat-Shunt-Enzyme Malat-Synthase und Isocitrat-Lyase, deren Metaboliten mit GCS überlappen, wurden in Co-Kultur mit WH8102 hochreguliert. EZ55, kokultiviert mit Synechococcus-Stämmen, jedoch nicht mit MIT9312, erhöhte die Transkription von Valin- und Acetat-Katabolismus-Genen und verringerte die Transkription von Glycin-Betain-Synthese-Genen. EZ55 gepaart mit MIT9312 erhöhte die Transkription von Genen, die für Pyruvatdehydrogenase kodieren. Die Beta-Oxidation von Fettsäuren wurde im Allgemeinen bei 400 ppm hochreguliert, bei 800 ppm jedoch herunterreguliert. Der Glycin-Betain-Metabolismus wurde für EZ55-Kokulturen mit CC9311 auf 400 ppm herunterreguliert, jedoch auf 800 ppm hochreguliert. Insgesamt gab es bei 800 ppm pCO2 weniger artspezifische regulatorische Veränderungen im Vergleich zum axenischen Wachstum als bei 400 ppm.

Panel A, 400 ppm pCO2; Panel B, 800 ppm pCO2. Kleine eingefügte Diagramme zeigen die logarithmische Änderung der Transkription im Vergleich zur axenischen Kultur unter denselben pCO2-Bedingungen in Co-Kultur mit MIT9312 (grüne Balken), CC9311 (rosa Balken) oder WH8102 (orange Balken). Gennamen entsprechen den verwandten Genen in E. coli. Es werden nur Gene angezeigt, die in mindestens einer Bedingung zwischen Axen- und Co-Kultur unterschiedlich transkribiert wurden; Nicht alle Balken stellen signifikante Unterschiede dar und spezifische statistische Tests für alle Genprodukte sind in Abb. S8 dargestellt. Bei den fett gedruckten Metaboliten handelt es sich vermutlich um Exsudate, die unter bestimmten Bedingungen zwischen Bestandteilen der Kokultur ausgetauscht werden. Die Pfeilfarben zeigen anhand der annotierten Genfunktionen und unserer eigenen phylogenetischen Analysen an, welches der vier Genome in der Lage ist, die angegebene Reaktion durchzuführen (Abb. S10–S13); Erläuterungen finden Sie in der eingefügten Legende.

Wir untersuchten die Möglichkeit, dass EZ55 in der Lage sein könnte, die Nebenprodukte der Photorespiration zu metabolisieren, die bei 800 ppm pCO2 möglicherweise weniger häufig vorkommen und zwangsweise von Cyanobakterien abgesondert werden. Zunächst haben wir die Glykolat-Katabolismuswege in allen vier Organismen anhand genomischer Informationen rekonstruiert (Abb. 3). Um möglicherweise falsch annotierte Gene für Lücken in Signalwegen zu erkennen, führten wir reziproke BLAST-Abfragen unter Verwendung von Aminosäuresequenzen für fehlende Gene aus Escherichia coli und/oder Synechococcus elongatus durch (Abb. S10). Zunächst bestätigten wir, dass es im MIT9312-Genom kein Analogon für 2PG-Phosphatase gab. Wir haben Kandidaten für Tartronat-Semialdehyd-Reduktase in EZ55 und beiden Synechococcus-Stämmen entdeckt, aber keine Hydroxypyruvat-Isomerase für Synechococcus oder Glyoxylat-Carboligase-Kandidaten für irgendeinen Organismus. Wir entdeckten Kandidaten für glcD, eine der Untereinheiten der Glykolatdehydrogenase, in allen vier Genomen, aber nur die beiden Synechococcus-Stämme hatten Übereinstimmungen für die beiden anderen Untereinheiten glcE und glcF. Da alle drei Gene für die Funktion in E. coli erforderlich sind (34), haben wir die Phylogenien der glcD-Kandidaten in EZ55 und MIT9312 genauer untersucht. Das MIT9312-glcD fiel in eine Gruppe, die das in Synechocystis PCC6803 entdeckte alternative glcD enthielt (35), und Versionen dieses glcD2 wurden auch in beiden hier untersuchten Synechococcus-Genomen gefunden (Abb. S11). Es ist jedoch nicht klar, ob dieses Enzym die Umwandlung von Glykolat in Glyoxylat ohne die Unterstützung der glcEF-Untereinheiten katalysieren kann [35]. Das EZ55-Protein hingegen war fast doppelt so lang wie das E. coli GlcD, und wir entdeckten, dass die lange C-terminale Verlängerung dem E. coli GlcF Fe-S-Protein ziemlich ähnlich war, was darauf hindeutet, dass dieses neue Protein groß ist Das Protein ist möglicherweise in der Lage, die von den drei glc-Untereinheiten durchgeführte Reaktion selbst zu katalysieren. Wir entdeckten auch, dass dieses große GlcDF-Fusionsprotein in allen marinen Gammaproteobakterien konserviert war, jedoch nicht in E. coli oder Pseudomonas aeruginosa (Abb. S11). Die von uns entdeckten glcDF-Gene ließen sich in zwei Gruppen einteilen, eine Gruppe, die zusammen mit den zuvor charakterisierten glcD- und glcF-Genen mit hoher Bootstrap-Unterstützung gruppierte, und eine andere (die das EZ55-Gen umfasste), die eine separate Evolutionslinie zwischen glcD2 und dem kanonischen E darstellte. Coli-Drei-Protein-Enzym.

Das EZ55-Genom enthielt außerdem zwei Gene, die der E. coli-Laktatoxidase lctD ähnelten. Es wurde gezeigt, dass bakterielle Laktatoxidasen (LOX) auch auf Glykolat wirken und vermutlich die Vorfahren des H2O2-produzierenden Glykolatoxidase-Enzyms (GOX) sind, das in Pflanzen vorkommt [36]. Weitere Analysen ergaben, dass sowohl die EZ55- als auch die E.-coli-Proteine ​​gut mit eukaryotischem GOX sowie einem H2O2-produzierenden LOX aus Streptococcus pyogenes übereinstimmen [37] (Abb. S12). GOX/LOX-Kandidaten konnten in keinem untersuchten Synechococcus-Genom (einschließlich der beiden hier untersuchten) und auch in keinem High-Light-Clade-Prochlorococcus-Genom gefunden werden (obwohl zwei Low-Light-Stämme, MIT9211 und NATL2A, Kandidatengene hatten). Es ist daher möglich, dass EZ55 den effizienteren pflanzlichen GOX-Weg für den Glykolatabbau nutzen kann und dabei H2O2 als Nebenprodukt produziert. Wir fanden in keinem der vier Genome Hinweise auf den Beta-Hydroxyaspartat-Zyklusweg für die Glykolatverwertung [38].

Basierend auf diesen genomischen Beweisen kamen wir zu dem Schluss, dass sowohl Synechococcus-Stämme als auch EZ55 in der Lage waren, 2-Phosphoglycolat (2PG), das proximale Produkt der Photorespiration, mithilfe von GCS, dem TCA-Glyoxylat-Shunt oder Glycerat vollständig zurückzugewinnen (Abb. 3) [ 35]. Mindestens einer dieser Wege wurde für EZ55 in der Co-Kultur mit jedem Cyanobakterienpartner bei 400 ppm pCO2 hochreguliert (Abb. 3). Andererseits verfügte MIT9312 nicht über einen vollständigen Satz an Enzymen zur Umwandlung von 2PG in Glyoxylat, und daher haben wir vorhergesagt, dass MIT9312 2PG während der Kohlenstofffixierung mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit in das Medium ausscheiden muss. Wir untersuchten daher die Fähigkeit von EZ55, auf verschiedenen mit 2PG verwandten Metaboliten zu wachsen. Axenische EZ55-Kulturen wuchsen auf Glykolat, Glyoxylat und Glycin als einzige Kohlenstoffquellen (Abb. 4A), allerdings mit deutlich geringeren Wachstumsraten als auf Glucose (ANOVA gefolgt von Tukey-Post-hoc-Test, p < 0,05). Wir haben auch intrazelluläres H2O2 in EZ55-Kulturen gemessen, die entweder auf Glucose oder Glykolat wachsen (Abb. 4B). Mit Glykolat gezüchtete Kulturen wiesen eine signifikant höhere H2O2-induzierte Fluoreszenz auf als Glucosekulturen (ANOVA, p < 0,05), was mit der GOX-Aktivität in EZ55 übereinstimmt.

Eine exponentielle Wachstumsrate von EZ55 bei drei mit Photorespiration in Zusammenhang stehenden Verbindungen im Vergleich zu einem positiven (Glukose) und einem negativen (unverändertes C-freies Pro99-Medium). B Intrazellulärer H2O2-Gehalt in EZ55-Zellen, die auf Glucose oder Glykolat wachsen, dargestellt als durchschnittliche logarithmische Fluoreszenz (FL) von DCFH-DA-gefärbten Zellen, analysiert durch Durchflusszytometrie.

Unser Ziel war es, die Auswirkungen der Veränderung des pCO2 (400 vs. 800 ppm, was die aktuellen und prognostizierten Konzentrationen im Jahr 2100 darstellt) auf Prochlorococcus und Synechococcus und ihre Auswirkungen auf ihre Wechselwirkungen mit dem co-kultivierten heterotrophen „Helfer“-Bakterium Alteromonas sp. zu verstehen. EZ55. In Übereinstimmung mit unserer früheren Forschung [7] wurde EZ55 vom pCO2 des Jahres 2100 stärker beeinflusst als alle Photoautotrophen in unserer Studie, obwohl der Stoffwechsel der letzteren Organismen primär von CO2 abhängt. Bemerkenswerterweise verringerte oder eliminierte ein erhöhter pCO2 tendenziell die Wirkung der Co-Kultur auf EZ55, wobei im Vergleich zu axenischem EZ55 bei gleichem pCO2 weitaus weniger Gene signifikant unterschiedlich transkribiert wurden. Somit hatte pCO2 einen starken Einfluss auf die Stoffwechselkonversation zwischen Cyanobakterien und EZ55. Unsere detaillierte Analyse unterschiedlich regulierter Stoffwechselwege legte drei sich gegenseitig verstärkende Mechanismen nahe, die dieser dynamischen Wechselwirkung zugrunde liegen: (i) pCO2-Auswirkungen auf die Freisetzung von „undichten“ Metaboliten aus Cyanobakterien, (ii) Veränderung der Dynamik der Konkurrenz um anorganische Nährstoffe zwischen den Co -kultivierte Organismen und (iii) Modulation von Stresszuständen bei Bakterien und Phytoplankton. Wir untersuchen jeden dieser Mechanismen im Folgenden ausführlicher.

Die Medien, die wir für die Kokultivierung von Phytoplankton und Bakterien verwendeten, enthielten keine exogenen Kohlenstoffquellen; Daher war das Wachstum von EZ55 auf Cyanobakterien-Exsudate angewiesen, und es ist wahrscheinlich, dass ein Großteil seiner veränderten Transkription die veränderte Verfügbarkeit extrazellulärer Metaboliten im Medium widerspiegelte. Die signifikante Hochregulierung der Kohlenstoffkatabolismus- und -transportgene sowie der Chemotaxis-Gene in Co-Kulturen im Vergleich zu axenischem EZ55 stützt die Ansicht, dass die bakterielle Remineralisierung von durch Cyanobakterien sezernierten organischen Verbindungen eine treibende Kraft in diesen einfachen Ökosystemen ist. Darüber hinaus liefern Veränderungen in der Transkription von Kohlenhydratkatabolismus- und Transportgenen Hinweise darauf, welche Metaboliten unter verschiedenen Versuchsbedingungen sezerniert wurden (Abb. 5).

Es werden Rekonstruktionen für vier verschiedene Gemeinschaftskontexte (axenische Kultur oder Co-Kultur mit Prochlorococcus MIT9312, Synechococcus WH8102 oder Synechococcus CC9311) bei 400 oder 800 ppm pCO2 gezeigt, die mögliche Veränderungen in der Verfügbarkeit von C-Verbindungen, wachstumsbegrenzenden Faktoren und Stress widerspiegeln Bedingungen, die mit Beobachtungen der differentiellen Gentranskription übereinstimmen. Das EZ55-Bild wurde durch Kryoelektronenmikroskopie aus den von Hennon et al. berichteten Sitzungen erhalten. [7]. Die Hintergrundfarben für jeden Partner entsprechen den Balkenfarben in Abb. 3.

Wie alle sauerstoffhaltigen Phototrophen binden die hier untersuchten Cyanobakterien Kohlenstoff mithilfe des Enzyms Rubisco, das auch die unerwünschte Photorespirationsreaktion katalysiert, die zur Produktion von 2PG anstelle von Photosynthese führt. Es wurde beobachtet, dass Phytoplankton im Freiland und in der Kultur niedermolekulare Carbonsäuren, einschließlich Glykolat, ausscheidet [39,40,41]. Photorespiratorisches Glykolat ist eine der häufigsten Kohlenstoffquellen in den Ozeanen [38] und ein bevorzugtes Wachstumssubstrat für einige marine heterotrophe Bakterien [42]. Darüber hinaus wird das bakterielle glcD-Gen zur Umwandlung von Glykolat in Glyoxylat im Ozean allgegenwärtig transkribiert [41, 43]. Obwohl EZ55 über keinen spezifischen Transporter für Glykolat verfügt, kann es von der Zelle mit denselben Transportern aufgenommen werden, die für die Acetat- und Laktataufnahme verwendet werden [44, 45], die beide unter Co-Kulturbedingungen auf 400 ppm hochreguliert wurden (Abb. 3). ). Unsere Daten zeigten auch eine unterschiedliche Regulierung von Enzymen, die an den Stoffwechselwegen des Glykolatabbaus beteiligt sind, wobei in der Co-Kultur mit jedem Cyanobakterienstamm mindestens ein Stoffwechselweg hochreguliert wurde (Abb. 3). Wir haben außerdem gezeigt, dass EZ55-Kulturen auf Glykolat als einziger Kohlenstoffquelle wachsen können, möglicherweise unter Verwendung eines neuartigen GlcDF-Fusionsproteins (Abb. S11) und/oder eines pflanzenähnlichen LOX/GOX-Enzyms (Abb. 4). Daher sind photorespiratorische Nebenprodukte in diesen Kulturen wahrscheinlich eine Kohlenstoffquelle für EZ55, insbesondere in Gegenwart von MIT9312, das über keine nachweisbaren Enzyme zur alleinigen Rückgewinnung von 2PG verfügt.

Es gab auch Hinweise darauf, dass EZ55 unter bestimmten Bedingungen in diesen Kulturen Aminosäuren, organische Säuren und Fettsäuren nutzte, die vom Phytoplankton produziert wurden (Abb. S9). Laktat-, Acetat- und Propanoattransporter sowie Katabolismuswege wurden in der Co-Kultur mit allen Cyanobakterien hochreguliert, ebenso wie die Pyruvatdehydrogenase mit MIT9312, jedoch nur bei 400 ppm. Sowohl der Valin- als auch der Glycinkatabolismus wurden in der Co-Kultur mit den beiden Synechococcus-Stämmen ebenfalls auf 400 ppm hochreguliert, und der Fettsäurekatabolismus wurde in der Co-Kultur mit MIT9312 und CC9311 bei 400 ppm pCO2 hochreguliert. Die meisten dieser Substanzen wurden in früheren Studien direkt oder indirekt in Cyanobakterienkulturen beobachtet. Beispielsweise wurden Glykolat, Laktat, Acetat und Pyruvat direkt in verbrauchten Prochlorococcus-Medien gemessen [39], und eine Co-Kultur mit Prochlorococcus kann den SAR11-Wachstumsbedarf für Glycin und Pyruvat erfüllen [46]. Gene für den Fettsäurekatabolismus können auf Membranvesikel abzielen, die von Prochlorococcus und anderen Meeresbakterien reichlich freigesetzt werden und eine bedeutende Kohlenstoffquelle für Heterotrophe im Ozean darstellen können [47, 48]; Wenn ja, sollten zukünftige Studien untersuchen, ob WH8102 weniger Vesikel produziert als die beiden anderen Cyanobakterien, was die hier beobachtete unterschiedliche Transkription von Beta-Oxidationsgenen erklärt.

Die Katabolisierungswege von Valin, Fettsäuren und Propanoat kreuzen sich mit der Bildung von Propanoyl-CoA, das in Bakterien im Allgemeinen über den Methylcitrat-Weg in den TCA-Zyklus eingespeist wird [49], der bei 400 ppm sogar in Co-Kultur mit allen Cyanobakterien deutlich herunterreguliert wurde obwohl andere Gene in diesen Signalwegen hochreguliert waren. Daher ist nicht klar, was das endgültige Schicksal des Kohlenstoffs aus diesen Quellen ist, obwohl es möglich ist, dass EZ55 in der Lage sein könnte, Propanoyl-coA über einen anderen alternativen Weg in ein TCA-Zyklus-Zwischenprodukt umzuwandeln (z. B. wie in Mycobacterium tuberculosis via beschrieben). der Methylmalonylweg [50]).

Bemerkenswerterweise nahm die Gentranskription im Zusammenhang mit der Verwendung all dieser Produkte bei 800 ppm pCO2 ab (Abb. 3, S8, S9). Dies war für Enzyme in den Glykolat-Verwertungswegen nicht unerwartet, da das erhöhte CO2/O2-Verhältnis bei 800 ppm die Photorespirationsrate im Verhältnis zur Kohlenstofffixierung und damit die Verfügbarkeit von photorespiratorischen Metaboliten wie Glykolat verringern sollte [51, 52]. Es ist jedoch nicht klar, warum organische Säuren und Fettsäuren in Cyanobakterien-Exsudaten mit 800 ppm weniger häufig vorkommen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass Cyanobakterien bei hohem pCO2 weniger dieser Verbindungen in das Medium abgeben, da sich unter diesen Bedingungen ihr interner Redoxzustand ändert und die vollständige Oxidation des Photosynthesematerials begünstigt. Wenn zukünftige pCO2-Bedingungen den Charakter von Phytoplankton-Exsudaten grundlegend verändern, könnte dies tiefgreifende Auswirkungen auf die Evolution und die Ökosystemfunktion in zukünftigen Ozeanen haben.

Unter unseren Versuchsbedingungen war es unwahrscheinlich, dass autotrophe Cyanobakterien und heterotrophe EZ55 um Kohlenstoff konkurrieren, wir konnten jedoch Hinweise auf eine Konkurrenz um anorganische Nährstoffe wie N, P und Fe beobachten. EZ55-Phosphat-, Ammonium- und Eisentransporter, stickstoffregulierendes Protein P-II und Glutaminsynthetase (das primäre Tor für die N-Assimilation in Bakterien) wurden bei allen Co-Kulturen im Vergleich zu axenischen Kulturen bei 400 ppm pCO2 stärker transkribiert (Abb. S6), was auf einen Wechsel von der axenischen Kohlenstoffbegrenzung zur Nährstoffbegrenzung hindeutet, wenn eine kontinuierliche Versorgung mit photosynthetisch gewonnenem Kohlenstoff vorhanden ist (Abb. 5). Andererseits waren unter 800 ppm pCO2 im Vergleich zu Axen nur wenige Nährstofftransporter hochreguliert. Obwohl Gentranskriptionsdaten allein nicht ausreichen, um zu schließen, ob Alteromonas durch anorganische oder organische Nährstoffe eingeschränkt wird, deutet die geringere Bedeutung der Nährstoffaufnahme darauf hin, dass EZ55 unter diesen Bedingungen genauso kohlenstofflimitiert ist wie in Abwesenheit von Cyanobakterien.

Es gab vergleichsweise wenige artspezifische Veränderungen in der Transkription des EZ55-Nährstofftransporter-Gens. Ein Beispiel war ein Ammoniumtransporter, der in Co-Kultur mit beiden Cyanobakterien im offenen Ozean (MIT9312 und WH8102) bei 400 ppm pCO2 stark hochreguliert wurde. Dies könnte eine Reaktion auf eine vergleichsweise hohe Affinität für N in Cyanobakterien widerspiegeln, die an den permanent oligotrophen offenen Ozean angepasst sind, was sie zu viel stärkeren Konkurrenten für die Begrenzung von N macht als CC9311 an der Küste. Es wurde beobachtet, dass die Stickstoffkonkurrenz mit EZ55 die relative Konkurrenzfähigkeit von Prochlorococcus gegenüber Synechococcus (Küstenstamm WH7803) in 3-Wege-Kokulturen erhöht [53]. Im Gegensatz dazu scheint WH8102 einen höheren N-Bedarf unter 800 ppm pCO2 zu haben, was einen Nitrattransporter und mehrere Gene im Zusammenhang mit der Harnstoffverwertung deutlich hochreguliert (Abb. S2). Dies kann durch die verstärkte Transkription von Kohlenstofffixierungsgenen und schnellere exponentielle Wachstumsraten erklärt werden, die bei WH8102 bei erhöhtem pCO2 beobachtet wurden, wodurch der N-Bedarf stieg, und könnte darauf hindeuten, dass WH8102 auf 400 ppm C beschränkt war.

Es ist wichtig zu beachten, dass in PEv-Medium (in dem axenische EZ55- und MIT9312-Kokulturen gezüchtet wurden) und SEv-Medium (in dem CC9311- und WH8102-Kokulturen gezüchtet wurden) unterschiedliche N-Quellen bereitgestellt wurden, mit NH4+ im ersteren und NO3 - in Letzterem. Wir glauben jedoch nicht, dass dieser Unterschied die beobachteten Veränderungen in der Genregulation erklären kann, da EZ55 mit beiden N-Quellen wachsen kann. Es ist jedoch interessant festzustellen, dass der Ammoniumtransporter von EZ55 in beiden Medientypen hochreguliert war (Abb. S6), was darauf hindeutet, dass er möglicherweise von Ammonium profitiert, das von Synechococcus in SEv-Kokulturen ausgeschieden wird.

EZ55 zeigte eine geringere Transkription stressbezogener Gene bei 400 als 800 ppm pCO2 und auch weniger Anzeichen von Stress in der Co-Kultur mit einem Cyanobakterium als in der axenischen Kultur allein. Nahezu jedes Gen im EZ55-Genom, das mit dem Schutz vor H2O2 zusammenhängt, wurde in der Co-Kultur bei 400 ppm herunterreguliert, ebenso wie eine Reihe anderer stressbedingter Gene (Abb. 2); Andererseits waren viele dieser Gene im Vergleich zu axenischen Bedingungen bei 800 ppm deutlich hochreguliert. Darüber hinaus gab es bei 800 ppm einen deutlichen Unterschied in der Transkription des EZ55 H2O2-Abwehrgens zwischen Cyanobakterienpartnern. Wie wir zuvor beschrieben haben [7], wurden beide monofunktionellen Katalasen in Co-Kultur mit MIT9312 auf 800 ppm herunterreguliert, ebenso wie zwei von drei Alkylhydroperoxid-Reduktase-Genen (obwohl das dritte deutlich hochreguliert war). Im Gegensatz dazu wurden die monofunktionellen Katalase-Gene in Co-Kultur mit WH8102 bei 800 ppm deutlich hochreguliert. Eine erhöhte Transkription von Genen, die an der Biosynthese von Glycinbetain beteiligt sind, einem Osmoprotektivum, das nachweislich auch als Antioxidans wirkt [54, 55], liefert weitere Hinweise auf erhöhten oxidativen Stress in Co-Kultur mit Synechococcus bei 800 ppm in EZ55.

Einige Hinweise auf den Mechanismus hinter dem sich ändernden Stressniveau von EZ55 unter Co-Kultur und erhöhtem pCO2 können in der Dynamik von drei stressbedingten RNA-Polymerase-Sigma-Faktoren gesehen werden. Sowohl rpoE als auch rpoH, die für die Kontrolle der Hüllen- bzw. Hitzestress-Regulone verantwortlich sind, wurden in der Co-Kultur im Vergleich zu axenischen und 800 ppm-Bedingungen auf 400 ppm herunterreguliert; rpoE wurde bei 800 ppm pCO2 deutlich hochreguliert. Diese Trends stehen im Einklang mit durch Hunger verursachtem oxidativem Stress sowohl unter axenischen als auch unter 800-ppm-Bedingungen, wie oben erläutert. Im Gegensatz dazu wurde rpoS bei 400 ppm pCO2 hochreguliert, besonders stark in der Co-Kultur mit MIT9312. RpoS ist ein spezialisierter Sigma-Faktor, der sich bei Nährstoffmangel oder beim Eintritt der Zellen in die stationäre Phase anreichert und zur Erhöhung der allgemeinen Stressresistenz dient [56, 57]. Beispielsweise wurde gezeigt, dass RpoS bei Escherichia coli eine entscheidende Rolle für das Überleben bei Stickstoffmangel spielt [58]. Während die Entkopplung der Transkription von Genen für oxidativen Stress wie Katalase von der rpoS-Transkription unerwartet war, stimmen die rpoS-Trends mit der Nährstoffbeschränkung von EZ55 auf 400 ppm pCO2 (Abb. S6) und der Hochregulierung der Katalase in Co-Kultur mit MIT9312 überein nicht WH8102 oder CC9311, bei 400 ppm (Abb. 2).

Im Gegensatz zu EZ55 waren differenziell transkribierte Gene im Zusammenhang mit Stressreaktionen bei Cyanobakterien bei 800 ppm selten. Während sowohl MIT9312 als auch WH8102 bei 800 ppm erhebliche Wachstumsstörungen aufwiesen (Abb. S1), gab es bei beiden Stämmen kaum Hinweise auf eine stressspezifische Gentranskriptionsreaktion. DNA-Mismatch-Reparaturgene wurden als Gruppe bei 800 ppm in Prochlorococcus angereichert, obwohl das einzige einzelne stressbedingte Protein, das unterschiedlich transkribiert wurde, ein HLI-Protein war, das bei 800 ppm stark herunterreguliert war. In WH8102 wurden keine stressbezogenen Gene oder Gensätze angereichert, und die geringe Anzahl unterschiedlich transkribierter Stressgene in CC9311 (z. B. Hitzeschock- und HLI-Proteine) wurden alle auf 800 ppm herunterreguliert. Dies könnte darauf hindeuten, dass MIT9312 und WH8102 zum Schutz auf ihren kokultivierten EZ55-Partner angewiesen sind, da keines dieser Cyanobakteriengenome Katalase oder mehrere andere Stressreaktionsgene enthält, die in heterotrophen Bakterien häufig vorkommen. Dies könnte auch darauf hindeuten, dass sie über andere Stressreaktionsmechanismen verfügen als diejenigen, die bei heterotrophen Bakterien charakterisiert wurden; Beispielsweise wurden mehrere hypothetische Proteine ​​​​mit unbekannter Funktion in jedem Cyanobakterium zwischen den pCO2-Bedingungen unterschiedlich reguliert. Schließlich ist es möglich, dass die Belastungen, denen MIT9312 und WH8102 ausgesetzt waren, in den ersten Tagen nach der Übertragung in frische Medien auftraten (d. h. die deutlich verlängerte Verzögerungszeit, die für beide beobachtet wurde) und durch die späte Protokollierungsphase gemildert wurden, als die Kulturen beprobt wurden RNA-Sequenzierung.

Wir haben gezeigt, dass die Reaktion auf erhöhten pCO2 in unseren Algen-Bakterien-Kokulturen eher durch Interaktionen zwischen den Arten als durch CO2-spezifische Reaktionen selbst gesteuert wurde. Während es wichtig ist anzumerken, dass wir für einige dieser Behauptungen keine direkten kulturbasierten Beweise haben, sind wir der Meinung, dass Beweise für die Gentranskription für mehrere Schlussfolgerungen hinsichtlich der Wechselwirkungen in unseren Kulturen aussagekräftig sind (Abb. 5).

Erstens scheint ein erhöhter pCO2 die Menge und/oder die Art der von allen drei untersuchten Cyanobakterienstämmen abgesonderten Kohlenstoffverbindungen grundlegend verändert zu haben, wodurch EZ55 in einen stationären Stoffwechselzustand versetzt wurde, der kaum von einem Nährboden in Kulturmedien ohne jegliche zusätzliche Kohlenstoffquelle zu unterscheiden ist. Wir vermuten, dass dies direkt auf das höhere CO2:O2-Verhältnis zurückzuführen ist, das die Photorespirationsrate und die anschließende Freisetzung von 2PG und/oder Glykolat verringerte und indirekt die Menge an unvollständig oxidiertem Kohlenstoff, der von Cyanobakterien freigesetzt wurde, durch Änderung des intrazellulären Redoxzustands verringert haben könnte [59]. Möglicherweise aufgrund der sich ändernden Kohlenstoffversorgung schien sich EZ55 auch von einem Zustand der Nährstoffkonkurrenz mit seinen Cyanobakterienpartnern zu lösen, was durch eine verminderte Transkription von Nährstofftransportern bei erhöhtem pCO2 veranschaulicht wird (Abb. S6).

Zweitens reduzierte die Co-Kultur bei 400 ppm deutlich die Belastung von EZ55 im Vergleich zum axenischen Wachstum oder zum Co-Kultur-Wachstum bei 800 ppm, möglicherweise aufgrund der Bereitstellung einer zuverlässigeren C-Quelle, wie oben beschrieben, durch den Cyanobakterienpartner unter diesen Bedingungen. Im Gegensatz dazu kam es bei MIT9312 und WH8102 eindeutig zu erhöhtem Stress, der möglicherweise mit den Veränderungen im Stoffwechsel von EZ55 unter diesen Bedingungen zusammenhängt. Eine der wichtigsten Schlussfolgerungen aus unserer früheren Arbeit [7] war die Feststellung, dass EZ55 die Katalase-Transkription bei 800 ppm pCO2 reduzierte und damit den „Helfer“-Effekt beseitigte, auf den Prochlorococcus zum Wachstum in Kultur angewiesen ist [13, 14]. In dieser Arbeit sehen wir, dass die Katalase-Reaktion in der Co-Kultur mit MIT9312 entgegengesetzt zu der in der Co-Kultur mit den beiden Synechococcus-Stämmen war. Eine mögliche Erklärung hierfür liegt in der Tatsache, dass MIT9312 im Gegensatz zu den anderen drei Stämmen in dieser Studie keinen vollständigen 2PG-Katabolismusweg besaß und dieses Produkt daher wahrscheinlich dort ausschied, wo es anschließend durch EZ55 katabolisiert wurde. Durch Genomanalyse (Abb. S10–S13) und Kulturexperimente (Abb. 4) haben wir bestätigt, dass EZ55 auf Glykolat als einziger Kohlenstoffquelle wachsen konnte und dass seine intrazelluläre H2O2-Konzentration im Vergleich zum Wachstum auf Glukose erhöht war. Wir vermuten, dass MIT9312 bei 400 ppm pCO2 aufgrund des niedrigeren CO2:O2-Verhältnisses mehr 2PG sekretiert hat und dass das Wachstum auf dieser Kohlenstoffquelle die interne oxidative Stressbelastung von EZ55 erhöhte, was zu einer höheren Transkription von H2O2-Abwehrmechanismen wie Katalase führte (Abb. 2). ). Wenn dies zutrifft, liefert dies eine mögliche Erklärung dafür, warum die „Helfer“-Beziehung bei erhöhtem pCO2 zusammenbrach – durch das Austreten von 2PG als leicht verfügbarem Wachstumssubstrat für EZ55 bei 400 ppm zwang MIT9312 EZ55, ein hohes Maß an intrazellulärer ROS-Abwehr aufrechtzuerhalten, was zur Folge hatte Dies ist auf die gut charakterisierte Fähigkeit von EZ55 zurückzuführen, Prochlorococcus-Stämme vor den relativ niedrigeren H2O2-Konzentrationen in der Massenumgebung zu schützen, und ermöglicht es MIT9312, zwei energieaufwendige enzymatische Wege zu eliminieren. Wenn ein höherer pCO2 die Photorespirationsrate verringerte, verringerte sich der Bedarf von EZ55, überschüssige Katalase zu produzieren, was zu einem geringeren Schutzniveau und damit einhergehenden Wachstumsstörungen für MIT9312 führte.

Dies ist ein Beispiel dafür, wie undichte Black-Queen-Funktionen es Organismen wie Prochlorococcus ermöglichen, ihren Stoffwechsel zu rationalisieren und gleichzeitig stabile gegenseitige Abhängigkeiten innerhalb ihrer Gemeinschaften zu schaffen. Es zeigt jedoch auch, wie der von der Black Queen stabilisierte Austausch zusammenbrechen kann. Wenn unsere hypothetische Beziehung zwischen pCO2 und Katalaseproduktion richtig ist, dann hängt dieses System von der passiven Freisetzung eines Stoffwechselnebenprodukts ab, das sich unter atmosphärischen pCO2-Bedingungen entwickelt hat, die seit Tausenden von Jahren weitgehend stabil sind – aber das verlässt das System sind besonders anfällig für die schnellen Änderungen des pCO2-Werts, die derzeit stattfinden, und können dazu führen, dass Prochlorococcus im zukünftigen Ozean überhaupt keinen Schutz mehr hat. Wenn Prochlorococcus durch weniger stromlinienförmige Konkurrenten verdrängt wird, könnte dies die Gesamteffizienz der Primärproduktion in den Wirbeln des offenen Ozeans verringern und möglicherweise positive Rückkopplungen auf die CO2-Anreicherung in der Atmosphäre haben. Nachfolgende Experimente sollten untersuchen, ob Prochlorococcus dieses Ungleichgewicht durch adaptive Evolution schnell genug überwinden kann, um ernsthafte Störungen seiner aktuellen Nische zu vermeiden.

Zusammenfassend stützen diese Ergebnisse die Beobachtung, dass axenische Kulturen keinen guten Einblick in das Verhalten natürlicher Gemeinschaften bieten. Der Stoffwechsel von Alteromonas sp. EZ55, ein allgegenwärtiger Konsument im Ozean, war stark von seinem Gemeinschaftskontext abhängig, und relativ subtile Veränderungen in der chemischen Umgebung, die durch einen erhöhten pCO2-Wert hervorgerufen wurden, reichten aus, um seine Physiologie deutlich zu verändern. Darüber hinaus war die Transkriptionsreaktion von EZ55 auf pCO2-Änderungen viel größer als die aller untersuchten Photoautotrophen, was darauf hindeutet, dass noch mehr Arbeit erforderlich ist, um die oft ignorierten heterotrophen Bakterien zu verstehen, die mit marinen Primärproduzenten verbunden sind, und wie sie auf globale Ozeanveränderungen reagieren werden . Daher ist weitere Forschung zu einigen unserer Kernergebnisse und Hypothesen (z. B. die Rolle von 2PG und die Art des zwischen den Cyanobakterien und Alteromonas ausgetauschten Kohlenstoffs) durch Metabolomik oder direkte Substratmessungen angezeigt. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Laborexperimenten unter Verwendung von Co-Kulturen als experimentell kontrollierbares Zwischenprodukt zwischen stark vereinfachten axenischen Kulturen und übermäßig komplizierten natürlichen Gemeinschaften. Sie unterstreichen auch die dominierende Rolle, die Primärproduzenten bei der Bestimmung des Stoffwechsels und der Interaktionen der Organismen spielen, deren Ernährung von ihnen abhängt.

Auf unsere Sequenzdateien kann über das National Center for Biotechnology Information zugegriffen werden (BioProject PRJNA377729, Sequence Read Archive-Zugangsnummern SRX2619948-SRX2619957, SRX3033334-SRX3033345 und SRX14411251-SRX14411274). Alle aus unseren Sequenzdateien generierten oder analysierten Daten sowie die Rohdaten aus unseren kulturbasierten Experimenten und phylogenetischen Analysen werden auf bco-dmo.org als Datensätze 882409, 882390 und 881942 archiviert.

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Diese Arbeit wurde durch die NSF Grants OCE-1851085 und OCE-1540158 an JJM, ein Early Career Fellowship der Simons Foundation an JJM und einen NSF GRFP Award an MW unterstützt. Wir danken Elizabeth Entwistle, Alexander Durrant und Irene Chiang für ihre Unterstützung bei der Kulturpflege, James Kizziah und Terje Dokland für die Kryo-EM-Arbeit sowie Sheann Haley und Sonya Dyhrman für die Vorbereitung und Sequenzierung dieser Proben.

University of Alabama at Birmingham Department of Biology, 1300 University Blvd CH464, Birmingham, AL, 35294, USA

Marcelo Malisano Barreto Filho, Zhiying Lu, Melissa Walker und J. Jeffrey Morris

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Korrespondenz mit J. Jeffrey Morris.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Barreto Filho, MM, Lu, Z., Walker, M. et al. Gemeinschaftskontext und pCO2 beeinflussen das Transkriptom des „Helfer“-Bakteriums Alteromonas in Co-Kultur mit Picocyanobakterien. ISME COMMUN. 2, 113 (2022). https://doi.org/10.1038/s43705-022-00197-2

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Eingegangen: 27. September 2022

Überarbeitet: 25. Oktober 2022

Angenommen: 31. Oktober 2022

Veröffentlicht: 15. November 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s43705-022-00197-2

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