南極大陸のアムンセン海のポリニャにおける古細菌の硝化に関するトランスクリプトームの洞察

南極のポリニャは、南洋の夏の一次生産性が最も高く、人為的な気候変動により、これらの地域は最近より速く形成されています。アンモニア酸化アルカエア（AOA）は、海洋で最もユビキタスで豊富な微生物の1つであり、世界の窒素サイクルで主要な役割を果たしています。メタゲノミクスとメタトランスクリプトミクスを利用して、生態系の機能に関連する極性海洋のAOAの生理学と代謝に関する洞察を得ました。「カンジダスニトロソマリヌス」様グループからのAOAの極性特異的エコタイプは、夏のフィトプランクトンブルームの連続中に、西南極のアムンセン海のポリニア（ASP）で支配的であることが観察されました。AOAは、ブルーム減少段階（DC）中に原核生物の間で最も高い転写活性を持っていました。アンモニアの酸化、炭素固定、輸送、および細胞分裂に関与する重要な遺伝子のメタトランスクリプトーム分析は、この極性AOAエコタイプがASPのブルームDCの硝化に積極的に関与していることを示しました。この研究は、ASPにおける植物プランクトンの植物の咲くことに応じたこの重要な極性型AOAの生理学的および代謝特性を明らかにし、極地のAOA機能に関する洞察を提供しました。

Antarctic polynyas have the highest Southern Ocean summer primary productivity, and due to anthropogenic climate change, these areas have formed faster recently. Ammonia-oxidizing archaea (AOA) are among the most ubiquitous and abundant microorganisms in the ocean and play a primary role in the global nitrogen cycle. We utilized metagenomics and metatranscriptomics to gain insights into the physiology and metabolism of AOA in polar oceans, which are associated with ecosystem functioning. A polar-specific ecotype of AOA, from the "Candidatus Nitrosomarinus"-like group, was observed to be dominant in the Amundsen Sea Polynya (ASP), West Antarctica, during a succession of summer phytoplankton blooms. AOA had the highest transcriptional activity among prokaryotes during the bloom decline phase (DC). Metatranscriptomic analysis of key genes involved in ammonia oxidation, carbon fixation, transport, and cell division indicated that this polar AOA ecotype was actively involved in nitrification in the bloom DC in the ASP. This study revealed the physiological and metabolic traits of this key polar-type AOA in response to phytoplankton blooms in the ASP and provided insights into AOA functions in polar oceans.