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Enregistrement W2911689881 · doi:10.1101/541755

Coherence of <i>Microcystis</i> species revealed through population genomics

2019· preprint· en· W2911689881 sur OpenAlexaffabout
Olga M. Pérez-Carrascal, Yves Terrat, Alessandra Giani, Nathalie Fortin, Charles W. Greer, Nicolas Tromas, B. Jesse Shapiro

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2019
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueAquatic Ecosystems and Phytoplankton Dynamics
Établissements canadiensNational Research Council CanadaUniversité de Montréal
Organismes subventionnairesFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoEuropean Commission
Mots-clésMonophylyMicrocystisBiologyEvolutionary biologyPopulationPopulation genomicsMicrocystinParaphylyMicrocystis aeruginosaLocal adaptationGenomicsPhylogenetic treeZoologyGeneticsGenomeEcologyGeneCyanobacteriaClade

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Microcystis is a genus of freshwater cyanobacteria which causes harmful blooms in ecosystems worldwide. Some Microcystis strains produce harmful toxins such as microcystin, impacting drinking water quality. Microcystis colony morphology, rather than genetic similarity, is often used to classify Microcystis into morphospecies. However, colony morphology is a plastic trait which can change depending on environmental and laboratory culture conditions, and is thus an inadequate criterion for species delineation. Furthermore, Microcystis populations are thought to disperse globally and constitute a homogeneous gene pool. However, this assertion is based on relatively incomplete characterization of Microcystis genomic diversity. To better understand these issues, we performed a population genomic analysis of 33 newly sequenced genomes (of which 19 were resequenced to check for mutation in culture) mainly from Canada and Brazil. We identified eight Microcystis clusters of genomic similarity, only four of which correspond to named morphospecies and monophyletic groups. Notably, M. aeruginosa is paraphyletic, distributed across four genomic clusters, suggesting it is not a coherent species. Most monophyletic groups are specific to a unique geographic location, suggesting biogeographic structure over relatively short evolutionary time scales. Higher homologous recombination rates within than between clusters further suggest that monophyletic groups might adhere to a Biological Species-like concept, in which barriers to gene flow maintain species distinctness. However, certain genes – including some involved in microcystin and micropeptin biosynthesis – are recombined between monophyletic groups in the same geographic location, suggesting local adaptation. Together, our results show the importance of using genomic criteria for Microcystis species delimitation and suggest the existence of locally adapted lineages and genes. Importance The genus Microcystis is responsible for harmful and often toxic cyanobacterial blooms across the world, yet it is unclear how and if the genus should be divided into ecologically and genomically distinct species. To resolve the controversy and uncertainty surrounding Microcystis species, we performed a population genomic analysis of Microcystis genome from public databases, along with new isolates from Canada and Brazil. We inferred that significant genetic substructure exists within Microcystis , with several species being maintained by barriers to gene flow. Thus, Microcystis appears to be among a growing number of bacteria that adhere to a Biological Species-like Concept (BSC). Barriers to gene flow are permeable, however, and we find evidence for relatively frequent cross-species horizontal gene transfer (HGT) of genes that may be involved in local adaptation. Distinct clades of Microcystis (putative species) tend to have distinct profiles of toxin biosynthesis genes, and yet toxin genes are also subject to cross-species HGT and local adaptation. Our results thus pave the way for more informed classification, monitoring and understanding of harmful Microcystis blooms.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,023
Score d'incertitude au seuil0,046

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,200
Écart entre enseignants0,188 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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