Metagenomic 16s rRNA investigation of microbial communities in the Black Sea estuaries in South-West of Ukraine.

Abstract

The Black Sea estuaries represent interfaces of the sea and river environments. Microorganisms that inhabit estuarine water play an integral role in all biochemical processes that occur there and form unique ecosystems. There are many estuaries located in the Southern-Western part of Ukraine and some of them are already separated from the sea. The aim of this research was to determine the composition of microbial communities in the Khadzhibey, Dniester and Sukhyi estuaries by metagenomic 16S rDNA analysis. This study is the first complex analysis of estuarine microbiota based on isolation of total DNA from a biome that was further subjected to sequencing. DNA was extracted from water samples and sequenced on the Illumina Miseq platform using primers to the V4 variable region of the 16S rRNA gene. Computer analysis of the obtained raw sequences was done with QIIME (Quantitative Insights Into Microbial Ecology) software. As the outcome, 57970 nucleotide sequences were retrieved. Bioinformatic analysis of bacterial community in the studied samples demonstrated a high taxonomic diversity of Prokaryotes at above genus level. It was shown that majority of 16S rDNA bacterial sequences detected in the estuarine samples belonged to phyla Cyanobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria, Verrucomicrobia, Planctomycetes. The Khadhzibey estuary was dominated by the Proteobacteria phylum, while Dniester and Sukhyi estuaries were characterized by dominance of Cyanobacteria. The differences in bacterial populations between the Khadzhibey, Dniester and Sukhyi estuaries were demonstrated through the Beta-diversity analysis. It showed that the Khadzhibey estuary's microbial community significantly varies from the Sukhyi and Dniester estuaries. The majority of identified bacterial species is known as typical inhabitants of marine environments, however, for 2.5% of microbial population members in the studied estuaries no relatives were determined.

Metagenomic profiling of the microbial freshwater communities in two Bulgarian reservoirs

“…The emergence of metagenomics in the last decade creates a promising opportunity for better understanding of the structure of the bacterioplankton via analysis of the genomes within the microbial niche . So far the method has been used to study prokaryotic community composition in a wide range of marine environments . The freshwater ecosystems are often neglected and much less researched .…”

Microbial Diversity of Coastal Waters of Odesa Bay of the Black Sea

“…Як видно з рисунку 7 таксономічна різноманітність прокаріотної спільноти води Хаджибейського лиману [3], акваторії острова Зміїний Чорного моря [4] та її прибережної частини Одеської затоки подібні між собою. Різниця для цих проб більш виражена у кількісному вимірі ніж у таксономічному і проявляється вже на рівні відділів.…”

“…Отже, порівнянний аналіз результатів наведених у цій статті та отриманих у попередніх дослідженнях біологічної різноманітності морської мікробіоти води Причорноморських лиманів і прибережних вод острова Зміїний дозволили визначити основні відмінності у їх складі. Показано, що здебільшого мікробіота морської води Одеської затоки як і Хаджибейського лиману та прибережної води острова Зміїний різноманітна і представлена переважно членами відділів Proteobacteria і Bacteroidetes, в той час як у Сухому і Дністровському лиманах переважають представники відділу Cyanobacteria [3].…”

“…У результаті проведеного аналізу води Одеської затоки Чорного моря в районі Гідробіологічної станції Одеського національного університету імені І. І. Мечникова виявлені представники відділів домену Bacteria: Euryarchaeota, Thaumarchaeota, Crenarchaeota, що свідчить про широкий спектр прокаріотних мікроорганізмів у досліджуваній пробі морської води.Слід відмітити, що основні відділи домену Bacteria були ідентифіковані також за метагеномного аналізу 16S рРНК проб води з акваторії острова Зміїний[3] і проб з чорноморських лиманів південного заходу України[4], але різнилися у кількісному вмісті ідентифікованих послідовностей. Так, в морській воді акваторії острова Зміїний кількість ідентифікованих послідовностей, що були віднесені до відділу Firmicutes склала лише 0,1%[4], а в морській воді з Одеської затоки в районі Гідробіологічної станції частка ідентифікованих послідовностей відділу Firmicutes склала 5,0% (табл.…”

Peer Review #1 of "Sediment microbial taxonomic and functional diversity in a natural salinity gradient challenge Remane’s “species minimum” concept (v0.1)"

“…marker gene metagenomics (Oulas et al, 2015), allow documentation of the high diversity of microbial communities in a variety of habitats, e.g. wetlands (Wang et al, 2012;Jiang et al, 2013), estuaries (Bobrova et al, 2016), lakes (Zhang et al, 2015), rivers (Staley et al, 2013 and coastal lagoons (Highton et al, 2016). The substantial data derived from such techniques can be used to test ecological hypotheses, on which sound conclusions can be drawn; for example if microorganisms have a biogeography (Zinger et al, 2011) or if their biodiversity is driven by changes in elevation (Fierer et al, 2011).…”