1. Investigating the microbial ecology of coastal hotspots of marine nitrogen fixation in the western North Atlantic
- Author
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Seaver Wang, Erwan Delage, Nicolas Cassar, Aridane G. González, Weiyi Tang, Hannah Whitby, Scott M. Gifford, Hélène Planquette, Damien Eveillard, Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Combinatoire et Bioinformatique (LS2N - équipe COMBI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Interdisciplinary Graduate School for the Blue planet, ANR-17-EURE-0015,ISBlue,Interdisciplinary Graduate School for the Blue planet(2017), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Combinatoire et Bioinformatique (COMBI), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Tara Oceans-GOSEE (FR2022)
- Subjects
0301 basic medicine ,Science ,030106 microbiology ,[INFO.INFO-OH]Computer Science [cs]/Other [cs.OH] ,Biology ,Article ,Haptophyte ,03 medical and health sciences ,Microbial ecology ,Element cycles ,14. Life underwater ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Marine biology ,Multidisciplinary ,Ecology ,15. Life on land ,Plankton ,biology.organism_classification ,[SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM] ,030104 developmental biology ,Taxon ,Microbial population biology ,13. Climate action ,Nitrogen fixation ,Medicine ,Diazotroph ,[INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM] ,[SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis - Abstract
Variation in the microbial cycling of nutrients and carbon in the ocean is an emergent property of complex planktonic communities. While recent findings have considerably expanded our understanding of the diversity and distribution of nitrogen (N2) fixing marine diazotrophs, knowledge gaps remain regarding ecological interactions between diazotrophs and other community members. Using quantitative 16S and 18S V4 rDNA amplicon sequencing, we surveyed eukaryotic and prokaryotic microbial communities from samples collected in August 2016 and 2017 across the Western North Atlantic. Leveraging and significantly expanding an earlier published 2015 molecular dataset, we examined microbial community structure and ecological co-occurrence relationships associated with intense hotspots of N2 fixation previously reported at sites off the Southern New England Shelf and Mid-Atlantic Bight. Overall, we observed a negative relationship between eukaryotic diversity and both N2 fixation and net community production (NCP). Maximum N2 fixation rates occurred at sites with high abundances of mixotrophic stramenopiles, notably Chrysophyceae. Network analysis revealed such stramenopiles to be keystone taxa alongside the haptophyte diazotroph host Braarudosphaera bigelowii and chlorophytes. Our findings highlight an intriguing relationship between marine stramenopiles and high N2 fixation coastal sites.
- Published
- 2021