Sedimentary DNA and pigments show increasing abundance and toxicity of cyanoHABs during the Anthropocene
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Cyanobacterial harmful algal blooms (cyanoHABs) are assumed to be increasing in abundance and toxicity, but comprehensive analysis of change through time is limited, in part, because some key taxa (e.g., Microcystis) leave ambiguous evidence of historical abundance and toxicity. Sedimentary DNA (sedDNA) can allow the reconstruction of the cyanobacteria community as well as the frequency of genes specific to cyanotoxin production, enabling us to determine which taxa are present and their potential for toxin‐production. Using a combination of droplet digital polymerase chain reaction (ddPCR) and high‐throughput sequencing (HTS), we quantified the abundance of cyanobacterial genes of known function and changes in cyanobacteria taxa from sedDNA over the last century in nine lakes along a gradient of lake size, depth and trophic state in Minnesota, U.S.A. Using ddPCR, we quantified genes associated with microcystin toxin‐producing potential (mcyE), total cyanobacteria (CYA, 16S rRNA) and the genus Microcystis (MICR, 16S rRNA). Using HTS on a subset of lakes, we investigated how the abundance of this toxin‐producing gene covaried with the cyanobacteria community composition. We also compared ddPCR and HTS data to fossil pigments, a well‐established palaeolimnological method used to track changes in primary producers over time. Our results showed a significant correlation between MICR and the quantity of mcyE gene and cyanobacterial taxa with known toxin‐production potential. The abundance of both genes likewise increased concomitantly through time. Community analyses of HTS data showed significant change in cyanobacterial communities commencing c. 1950 when major land‐use change in this region led to increased lake productivity, and c. 1990 when Dolichospermum and Microcystis genera increased in abundance, and the subtropical exotic cyanobacteria Raphidiopsis raciborskii and Sphaerospermopsis aphanizomenoides became abundant. Cyanobacteria pigment data reflected these changes only in deeper lakes, suggesting issues related to benthic production or biomarker preservation in shallower systems. This study provides evidence for historical development of increasingly toxic cyanoHABs across a diverse set of lakes and illustrates how sedDNA may help link changes in the cyanobacteria community to the expression of potentially toxic genes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».