Molecular taxonomy and community dynamics of Actinobacteria in marine sediments off central Chile

Abstract

Resumen.-Se usó pirosecuenciación de la región V6 del gen 16S del ARNr para caracterizar la diversidad y la dinámica espaciotemporal de unidades taxonómicas operacionales (OTUs) del filo Actinobacteria, los que fueron aislados desde sedimentos provenientes del Sulfureto de Humboldt frente a Chile central. Este substrato es rico en compuestos azufrados y material orgánico lo que mantiene una vasta comunidad microbiana que experimenta cambios estacionales en respuesta a regímenes oceanográficos contrastantes. Se identificaron 498 OTUs distribuidas en 7 órdenes, 47 familias, 122 géneros, (5 de los cuales son ampliamente reconocidos por sus aplicaciones biotecnológicas), y 56 especies. El análisis temporal reveló que algunos OTUs presentan diferencias significativas en abundancia, índices de diversidad y riqueza, las que generaron una agrupación de las muestras asociada a la fecha de muestreo (estación del año) y no a la profundidad del sitio de muestreo. Debido a que las Actinobacteria son mayormente aeróbicas, las altas concentraciones de oxígeno disuelto que ocurren en la zona en el otoño-invierno austral, representan condiciones ambientales beneficiosas para este filo, no así las de primavera-verano austral cuando prevalece la hipoxia. El presente trabajo se benefició de la aplicación de métodos cultivo-independientes (métodos moleculares) para evaluar la diversidad taxonómica y examinar la dinámica de uno de los grupos de bacterias presentes en el Sulfureto de Humboldt reportado como una fuente potencial e inexplorada de metabolitos secundarios. Palabras clave: Actinobacteria, Sulfureto de Humboldt, ecología bacterianaAbstract.-We used amplicon sequencing of the 16S rRNA gene to characterize the diversity and assess temporal and spatial patterns of Actinobacteria operational taxonomic units (OTUs) extracted from sediments of the Humboldt Sulfuretum located off the coast of central Chile. The sediment of this zone is rich in sulfur compounds and organic material and supports a vast microbial community that experiences seasonal changes in response to contrasting oceanographic regimes. We distinguished 498 OTUs distributed among 7 orders, 47 families, and 122 genera (5 of these have been widely recognized for their biotechnological applications), and 56 species. The temporal analyses indicated that some OTUs underwent significant temporal changes in abundance, richness, and diversity that allowed samples to be grouped by sampling dates (seasons) but not by sampling depth or location. Since Actinobacteria are mostly aerobic, higher concentrations of dissolved oxygen near the bottom during the austral autumn-winter seasons result in a more benign environment for this phylum than the upwelling-favorable spring-summer seasons when waters over the shelf are oxygen-deficient. To evaluate the taxonomic diversity and inquire into the community dynamic of Actinobacteria present in the Humboldt Sulfuretum and reported as a potentially untapped source for secondary metabolites this work benefited from culture-independent (mo...