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Virus-host coexistence in phytoplankton through the genomic lens

Authors :
Jean-Marc Aury
Marie-Line Escande
Yves Van de Peer
Gwenael Piganeau
Emmelien Vancaester
Sheree Yau
Julie Guy
Mathieu Groussin
Sophie Sanchez-Brosseau
L. Felipe Benites
Nigel Grimsley
Klaas Vandepoele
Sébastien Gourbière
Hervé Moreau
Stephane Rombauts
Evelyne Derelle
Yves Desdevises
Marc Krasovec
Biologie intégrative des organismes marins (BIOM)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona] (ICM)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)
Universiteit Gent = Ghent University [Belgium] (UGENT)
VIB [Belgium]
Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
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 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)
University of Pretoria [South Africa]
Laboratoire Génome et développement des plantes (LGDP)
Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-12-BSV7-0006,REVIREC,Résistance aux prasinovirus analysée par la transcriptomique et la recombinaison(2012)
ANR-12-BSV7-0009,DECOVIR,Diversité des prasinovirus et contrôle par les facteurs environnementaux(2012)
ANR-13-JSV6-0005,PHYTNESS,Mutation, Recombinaison et Fitness des Eucaryotes, Approches Génomiques sur les Microalgues du Phytoplankton(2013)
European Project: 675752,H2020,H2020-MSCA-ITN-2015,SINGEK(2016)
Agence Nationale de la Recherche (France)
European Commission
Agencia Estatal de Investigación (España)
Universiteit Gent = Ghent University (UGENT)
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)
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)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Brest (UBO)
Source :
Science Advances (2375-2548) (American Association for the Advancement of Science (AAAS)), 2020-04, Vol. 6, N. 14, P. eaay2587 (12p.), Science Advances, Science Advances, American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2020, 6 (14), pp.eaay2587. ⟨10.1126/sciadv.aay2587⟩, SCIENCE ADVANCES, Digital.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC, instname, Science Advances, 2020, 6 (14), pp.eaay2587. ⟨10.1126/sciadv.aay2587⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2020.

Abstract

11 pages, 5 figures, 1 table, supplementary materials http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/6/14/eaay2587/DC1.-- Data and materials availability: The genome sequence for O. mediterraneus RCC2590 and OmV2 can be found under GenBank accession numbers WMKK00000000 and MN688676, respectively. The complete gene annotations of RCC2590 can be accessed on ORCAE (https://bioinformatics.psb.ugent.be/orcae/). MMETSP sequence data can be accessed from www.imicrobe.us/#/projects/104. The genomes and their GenBank accession numbers used in this study are as follows: B. prasinos (GCA_002220235.1), M. commoda RCC299 (GCA_000090985.2), M. pusilla CCMP1545 (GCA_000151265.1), O. tauri RCC4221 (CAID01000001.2 to CAID01000020.2, CR954200.2, and CR954199.2), O. lucimarinus CCE9901 (GCA_000092065.1), BpV1 (HM004432.1), BpV2 (HM004430.1), MpV1 (HM004429.1), OtV1 (FN386611.1), OtV2 (FN600414.1), OtV5 (EU304328.2), OtV6 (JN225873.1), OlV1 (HM004431.1), OlV2 (KP874736.1), OlV3 (HQ633060.1), OlV4 (JF974316.1), OlV5 (HQ632827.1), OlV6 (HQ633059.1), OlV7 (KP874737.1), and OmV1 (KP874735.1). Ostreococcus sp. RCC809 is available from the JGI Genome Portal under project ID 16233<br />Virus-microbe interactions in the ocean are commonly described by “boom and bust”dynamics, whereby a numerically dominant microorganism is lysed and replaced by a virus-resistant one. Here, we isolated a microalga strain and its infective dsDNA virus whose dynamics are characterized instead by parallel growth of both the microalga and the virus. Experimental evolution of clonal lines revealed that this viral production originates from the lysis of a minority of virus-susceptible cells, which are regenerated from resistant cells. Whole-genome sequencing demonstrated that this resistant-susceptible switch involved a large deletion on one chromosome. Mathematical modeling explained how the switch maintains stable microalga-virus population dynamics consistent with their observed growth pattern. Comparative genomics confirmed an ancient origin of this “accordion” chromosome despite a lack of sequence conservation. Together, our results show how dynamic genomic rearrangements may account for a previously overlooked coexistence mechanism in microalgae-virus interactions.<br />This research was funded by the ANR grants REVIREC ANR-12-BSV7-0006-01, DECOVIR ANR-12-BSV7-0009, and PHYTNESS ANR-13-JSV6-0005. E.V. is funded by BOF project GOA 01G01715, and L.F.B. is funded by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement no. H2020-MSCA-ITN-2015-675752<br />With the funding support of the ‘Severo Ochoa Centre of Excellence’ accreditation (CEX2019-000928-S), of the Spanish Research Agency (AEI)

Details

ISSN :
23752548 and 00000000
Volume :
6
Database :
OpenAIRE
Journal :
Science Advances
Accession number :
edsair.doi.dedup.....88fc40c9f90cb447e9994decf22d1bff
Full Text :
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay2587