Phylogeny of the freshwater lineages within the phyla Actinobacteria (Overview)

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

This review presents molecular classification of freshwater Actinobacteria based on the phylogeny of the 16S rRNA gene. We show the classification of the entire phylum Actinobacteria and the taxonomic rank of freshwater lineages of Actinobacteria within this phylum. The discovery history of different groups of freshwater Actinobacteria is considered. We have systematized the information about the phylogeny of cultivated and uncultivated freshwater Actinobacteria and give their brief description. Data is provided on freshwater groups of Actinobacteria found in different ecotopes of Lake Baikal.

Sobre autores

I. Lipko

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: irinalipko@yandex.ru
Rússia, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

Bibliografia

  1. Allgaier M., Grossart H.-P. 2006. Diversity and seasonal dynamics of Actinobacteria populations in four lakes in northeastern Germany. Applied Environmental Microbiology 72: 3489-3497. doi: 10.1128/AEM.72.5.3489-3497.2006
  2. Barka E.A., Vatsa P., Sanchez L. et al. 2016. Taxonomy, physiology, and natural products of Actinobacteria. Microbiology and Molecular Biology Reviews 80: 1-43. doi: 10.1128/MMBR.00019-15
  3. Bashenkhaeva M.V., Zakharova Yu.R., Petrova D.P. et al. 2015. Sub-ice microalgal and bacterial communities in freshwater Lake Baikal, Russia. Microbial Ecology 70: 751-765. doi: 10.1007/s00248-015-0619-2
  4. Bashenkhaeva M.V., Zakharova Yu.R., Galachyants Yu.P. et al. 2017. Bacterial communities during the period of massive under-ice dinoflagellate development in Lake Baikal. Microbiology 86: 524-532. doi: 10.1134/S0026261717040038
  5. Cabello-Yeves P.J., Zemskaya T.I., Rosselli R. et al. 2018. Genomes of novel microbial lineages assembled from the sub-ice waters of Lake Baikal. Applied Environmental Microbiology 84: 1-21. doi: 10.1128/AEM.02132-17
  6. Ghai R., McMahon K.D., Rodriguez-Valera F. 2012. Breaking a paradigm: cosmopolitan and abundant freshwater actinobacteria are low GC. Environmental Microbiology Reports 4: 29-35. doi: 10.1111/j.1758-2229.2011.00274.x
  7. Ghai R., Mizuno C.M., Picazo A. et al. 2013. Metagenomics uncovers a new group of low GC and ultra-small marine Actinobacteria. Scientific Reports 3. doi: 10.1038/srep02471
  8. Ghai R., Mizuno C.M., Picazo A. et al. 2014. Key roles for freshwater Actinobacteria revealed by deep metagenomic sequencing. Molecular Ecology 23: 6073-6090. doi: 10.1111/mec.12985
  9. Gladkikh A.S., Kaluzhnaya O.V., Belykh O.I. et al. 2014. Analysis of bacterial communities of two Lake Baikal endemic sponge species. Microbiology 83: 787-797. doi: 10.1134/s002626171406006x
  10. Glöckner F.O., Zaichikov E., Belkova N. et al. 2000. Comparative 16S rRNA analysis of lake bacterioplankton reveals globally distributed phylogenetic clusters including an abundant group of Actinobacteria. Applied Environmental Microbiology 66: 5053-5065. doi: 10.1128/AEM.66.11.5053-5065.2000
  11. Goodfellow M., Williams S.T. 1983. Ecology of actinomycetes. Annual Review of Microbiology 37: 189-216. doi: 10.1146/annurev.mi.37.100183.001201
  12. Hahn M.W., Lunsdorf H., Wu Q. et al. 2003. Isolation of novel ultramicrobacteria classified as Actinobacteria from five freshwater habitats in Europe and Asia. Applied Environmental Microbiology 69: 1442-1451. doi: 10.1128/AEM.69.3.1442–1451.2003
  13. Hahn M.W. 2009. Description of seven candidate species affiliated with the phylum Actinobacteria, representing planktonic freshwater bacteria. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 59: 112-117. doi: 10.1099/ijs.0.001743-0
  14. Hahn M.W., Schmidt J., Taipale S.J. et al. 2014. Rhodoluna lacicola gen. nov., sp. nov., a planktonic freshwater bacterium with stream-lined genome. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 64: 3254-3263. doi: 10.1099/ijs.0.065292-0
  15. Hiorns W.D., Methe B.A., Nierzwicki-Bauer S.A. et al. 1997. Bacterial diversity in Adirondack mountain lakes as revealed by 16S rRNA gene sequences. Applied Environmental Microbiology 63: 2957-2960.
  16. Humayoun S.B., Bano N., Hollibaugh J.T. 2003. Depth distribution of microbial diversity in Mono lake, a meromictic Soda lake in California. Applied Environmental Microbiology 69: 1030-1042. doi: 10.1128/AEM.69.2.1030–1042.2003
  17. Humbert J.F., Dorigo U., Cecchi P. et al. 2009. Comparison of the structure and composition of bacterial communities from temperate and tropical freshwater ecosystems. Environmental Microbiology 11: 2339-2350. doi: 10.1111/j.1462-2920.2009.01960.x
  18. Jezbera J., Sharma A.K., Brandt U. et al. 2009. ‘Candidatus Planktophila limnetica’, an actinobacterium representing one of the most numerically important taxa in freshwater bacterioplankton. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 59: 2864-2869. doi: 10.1099/ijs.0.010199-0
  19. Jin L., Huy H., Kim K.K. et al. 2013. Aquihabitans daechungensis gen. nov., sp. nov., an actinobacterium isolated from reservoir water. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 63: 2970-2974. doi: 10.1099/ijs.0.046060-0
  20. Kang I., Lee K., Yang S.J. et al. 2012. Genome sequence of ‘Candidatus Aquiluna’ sp. strain IMCC13023, a marine member of the Actinobacteria isolated from an arctic fjord. Journal of Bacteriology 194: 3550-3551. doi: 10.1128/JB.00586-12
  21. Kang I., Kim S., Islam M.R. et al. 2017. The first complete genome sequences of the acI lineage, the most abundant freshwater Actinobacteria, obtained by whole genome-amplification of dilution to-extinction cultures. Scientific Reports 7. doi: 10.1038/srep42252
  22. Kim S., Kang I., Seo J-H. et al. 2019. Culturing the ubiquitous freshwater actinobacterial acI lineage by supplying a biochemical ‘helper’ catalase. The ISME Journal 13: 2252-2263. doi: 10.1038/s41396-019-0432-x
  23. Krasnopeev A.Yu., Bukshuk N.A., Potapov S.A. et al. 2016. Genetic diversity of bacterial communities associated with diseased sponges of Lake Baikal. Izvestiya Irkutskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya “Biologiya. Ekologiya” [The bulletin of Irkutsk State University. Series “Biology. Ecology”] 16: 3-14. (in Russian)
  24. Kulakova N.V., Sakirko M.V., Adelshin R.V. et al. 2018. Brown rot syndrome and changes in the bacterial community of the Baikal sponge Lubomirskia baicalensis. Microbial Ecology 75: 1024-1034. doi: 10.1007/s00248-017-1097-5
  25. Kurilkina M.I., Zakharova Yu.R., Galachyants Yu.P. et al. 2016. Bacterial community composition in the water column of the deepest freshwater Lake Baikal as determined by next-generation sequencing. FEMS Microbiology Ecology 92. doi: 10.1093/femsec/fiw094
  26. Ludwig W., Euzéby J., Schumann P. et al. 2012. Road map of the phylum Actinobacteria. In: Goodfellow M. (Ed.), Bergey’s manual of systematic bacteriology. New York, pp. 1-28.
  27. Martinez-Garcia M., Swan B.K., Poulton N.J. et al. 2012. High-throughput single-cell sequencing identifies photoheterotrophs and chemoautotrophs in freshwater bacterioplankton. The ISME Journal 6: 113-123. doi: 10.1038/ismej.2011.84
  28. Matsumoto A., Kasai H., Matsuo Y. et al. 2009. Ilumatobacter fluminis gen. nov., sp. nov., a novel actinobacterium isolated from the sediment of an estuary. The Journal of General and Applied Microbiology 55: 201-205. doi: 10.2323/jgam.55.201
  29. Methe´ B.A., Hiorns W.D., Zehr J.P. 1998. Contrasts between marine and freshwater bacterial community composition—analyses of communities in Lake George and six other Adirondack lakes. Limnology and Oceanography 43: 368-374. doi: 10.4319/lo.1998.43.2.0368
  30. Mikhailov I.S., Zakharova Yu.R., Galachyants Yu.P. et al. 2015. Similarity of structure of taxonomic bacterial communities in the photic layer of Lake Baikal’s three basins differing in spring phytoplankton composition and abundance. Doklady Biochemistry and Biophysics 465: 413-419. doi: 10.1134/S1607672915060198
  31. Mikhailov I.S., Zakharova Y.R., Bukin Y.S. et al. 2019. Co-occurrence networks among bacteria and microbial eukaryotes of Lake Baikal during a spring phytoplankton bloom. Microbial Ecology 77: 96-109. doi: 10.1007/s00248-018-1212-2
  32. Neuenschwander S.M., Ghai R., Pernthaler J. et al. 2018. Microdiversification in genome-streamlined ubiquitous freshwater Actinobacteria. The ISME Journal 12: 185-198. doi: 10.1038/ismej.2017.156
  33. Newton R.J., Jones S.E., Eiler A. et al. 2011. A guide to the natural history of freshwater lake bacteria. Microbiology and Molecular Biology Reviews 75: 14-49. doi: 10.1128/MMBR.00028-10
  34. Parfenova V.V., Gladkikh A.S., Belykh O.I. 2013. Comparative analysis of biodiversity in the planktonic and biofilm bacterial communities in Lake Baikal. Microbiology 82: 94-105. doi: 10.1134/S0026261713010128
  35. Parveen B., Reveilliez J.-P., Mary I. et al. 2011. Diversity and dynamics of free-living and particle-associated Betaproteobacteria and Actinobacteria in relation to phytoplankton and zooplankton communities. FEMS Microbiology Ecology 77: 461-476. doi: 10.1111/j.1574-6941.2011.01130.x
  36. Rappe´ M.S., Gordon D.A., Vergin K.L. et al. 1999. Phylogeny of actinobacteria small subunit (SSU) rRNA gene clones recovered from arine bacterioplankton. Systematic and Applied Microbiology 22: 106-112. doi: 10.1016/S0723-2020(99)80033-2
  37. Sen A., Daubin V., Abrouk D. et al. 2014. Phylogeny of the class Actinobacteria revisited in the light of complete genomes. The orders ‘Frankiales’ and Micrococcales should be split into coherent entities: proposal of Frankiales ord. nov., Geodermatophilales ord. nov., Acidothermales ord.nov. and Nakamurellales ord. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 64: 3821-3832. doi: 10.1099/ijs.0.063966-0
  38. Seo E.Y., Jung D., Belykh O.I. et al. 2016. Comparison of bacterial diversity and species composition in three endemic Baikalian sponges. International Journal of Limnology: Annales de Limnologie 52: 27-32. doi: 10.1051/limn/2015035
  39. Urbach E., Vergin K.L., Young L. et al. 2001. Unusual bacterioplankton community structure in ultra-oligotrophic Crater Lake. Limnology and Oceanography 46: 557-572. doi: 10.4319/lo.2001.46.3.0557
  40. Ventura M., Canchaya C., Tauch A. et al. 2007. Genomics of Actinobacteria: tracing the evolutionary history of an ancient phylura. Microbiology and Molecular Biology Reviews 71: 495-548. doi: 10.1128/MMBR.00005-07
  41. Warnecke F., Amann R., Pernthaler J. 2004. Actinobacterial 16S rRNA genes from freshwater habitats cluster in four distinct lineages. Environmental Microbiology 6: 242-253. doi: 10.1111/j.1462-2920.2004.00561.x
  42. Wu Q.L., Zwart G., Wu J. et al. 2007. Submersed macrophytes play a key role in structuring bacterioplankton community composition in the large, shallow, subtropical Taihu Lake, China. Environmental Microbiology 9: 2765-2774. doi: 10.1111/j.1462-2920.2007.01388.x
  43. Zakharova Yu.R., Galachyants Yu.P., Kurilkina M.I. et al. 2013. The structure of microbial community and degradation of diatoms in the deep near-bottom layer of Lake Baikal. PLOS ONE 8: 1-12. doi: 10.1371/journal.pone.0059977
  44. Zemskaya T.I., Lomakina A.V., Mamaeva E.V. et al. 2015. Bacterial communities in sediments of Lake Baikal from areas with oil and gas discharge. Aquatic Microbial Ecology 76: 95-109. doi: 10.3354/ame01773
  45. Zwart G., Crump B.C., Agterveld M.P. et al. 2002. Typical freshwater bacteria: an analysis of available 16S rRNA gene sequences from plankton of lakes and rivers. Aquatic Microbial Ecology 28: 141-155. doi: 10.3354/ame028141

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Lipko I.A., 2025

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».