Polyphasic identification of cyanobacterial isolates from Australia

Abstract

22Reliable identification of cyanobacterial isolates has significant 23 socio-economic implications as many bloom-forming species 24 affect the aesthetics and safety of drinking water, through the 25 production of taste and odour compounds or toxic metabolites. 26The limitations of morphological identification have promoted 27 the application of molecular tools, and encouraged the adoption 28 of combined (polyphasic) approaches that include both 29 microscopy-and DNA-based analyses. In this context, the 30 rapid expansion of available sequence data is expected to allow 31 increasingly reliable identification of cyanobacteria, and 32 ultimately resolve current discrepancies between the two 33 approaches. 34In the present study morphological and molecular 35 characterisations of cyanobacterial isolates (n=39), collected 36 from various freshwater sites in Australia, were compared. 37Sequences were obtained for the small ribosomal subunit RNA 38 gene (16S rDNA) (n=36), the DNA-dependent RNA 39 polymerase gene (rpoC1) (n=22), and the phycocyanin operon, 40 with its intergenic spacer region (cpcBA-IGS) (n= 19).

Identificación y caracterización molecular de cianobacterias tropicales de los géneros Nostoc, Calothrix, Tolypothrix y Scytonema (Nostocales: Nostocaceae), con posible potencial biotecnológico

“…Estos estudios resaltan la importancia del uso de métodos moleculares asociados a aproximaciones fenotípicas para la correcta identificación taxonómica de las cianobacterias. Además, se propone el uso de genes alternativos de una sola copia como el rpoC1, región espaciadora intergénica de la ficocianina (cpcBA-IGS), genes de la nitrogenasa, entre otros (Seo & Yokota, 2003, Kumari, Srivastava & Bhargava, 2009Lee et al, 2014). En nuestro estudio, el uso taxonómico de la región de la subunidad gamma de la ARN polimerasa dependiente de ADN (rpoC) no logró esclarecer la separación taxonó-mica de los cuatros géneros analizados, obteniéndose discrepancias de posicionamiento dentro de la topología construida, ya que las cepas se localizaron dentro un gran grupo del género Nostoc sp., debido a la carencia de secuencias de la región rpoC en el Genbank de los géne-ros en estudio, además de la posibilidad de amplificación preferencial de ADN contaminante dentro de la muestra (Lee et al, 2014).…”

“…Para la reacción de amplificación de la región de la subunidad gamma de la ARN polimerasa dependiente de ADN (rpoC), se emplearon los cebadores rpoC145F (5'-ACTCTGAARCCAGAAATGGA-3') y rpoC1006R (5'-TGCTTACCTTCAATAATGTC-3') con un producto esperado de 880pb (Lee et al, 2014). Las amplificaciones se realizaron en un termociclador Proflex Applied Biosystems, con un perfil térmico de 95°C por 5min, 35 ciclos de 94°C por 1min, 60°C-55°C por 45s (16S ARNr y rpoC1, respectivamente), 72°C por 1min, y una extensión final de 72°C por 5min.…”

“…Estos microorganismos poseen diversas morfologías desde unicelulares a filamentosas hasta coloniales (Faldu et al, 2014). Dentro de la familia Nostocaceae se han descrito cinco géneros diazótrofos, entre ellos: Nostoc, Calothrix, Tolypothrix y Scytonema (Lee et al, 2014).…”

“…Tradicionalmente se ha realizado una identificación basada en morfología; sin embargo, la misma puede ser imprecisa por la plasticidad fenotípica que estos microorganismos presentan (Lee et al, 2014); por ello, se han venido implementando técnicas moleculares para el posicionamiento taxonómico, en conjunto con las características fenotípicas. Para análisis de identificación y caracterización molecular, se reporta el uso de los genes que codifican para la subunidad gamma de la ARN polimerasa dependiente de ADN (rpoC), que contiene un componente central único que está ausente en las demás eubacterias (Lee et al, 2014). Por otro lado, se conoce el uso de la subunidad pequeña del ARN ribosomal (16S ARNr) para la construcción de filogenias de cianobacterias (Zhen, Liu, Rensing, Yan & Zhang, 2017).…”

A simple method to test the reproducibility of the phylogenetic reconstructions: the molecular systematics of cyanobacteria as a case study

“…To alleviate these limitations, DNA-or protein-based methods complementary to morphological analyses have been developed for identification, typing, traceability and classification (WiLLaMe et al 2006;VaLerio et al 2009). The small ribosomal subunit RNA (16S rRNA) gene and its internal transcribed spacer (ITS) region, the protein-coding gamma subunit of the DNA-dependent RNA polymerase (rpoC1), the phycocyanin operon, consisting of the two cpcB-cpcA genes and their variable intergenic region (cpcBA-IGS) are commonly used phylogenetic markers (neiLan 1995 Lee et al 2014). The 16S rRNA to 23S rRNA ribosomal DNA internal transcribed spacer region (16S-23S ITS) has also been suggested to be useful, for lower level discrimination of cyanobacterial taxa (otsuka et al 1999;PreManandh et al 2006).…”