Seasonal Dynamics of Anammox Bacteria in Estuarial Sediment of the Mai Po Nature Reserve Revealed by Analyzing the 16S rRNA and Hydrazine Oxidoreductase (hzo) Genes

Abstract

The community and population dynamics of anammox bacteria in summer (wet) and winter (dry) seasons in estuarial mudflat sediment of the Mai Po Nature Reserve were investigated by 16S rRNA and hydrazine oxidoreductase (hzo) genes. 16S rRNA phylogenetic diversity showed that sequences related to 'Kuenenia' anammox bacteria were presented in summer but not winter while 'Scalindua' anammox bacteria occurred in both seasons and could be divided into six different clusters. Compared to the 16S rRNA genes, the hzo genes revealed a relatively uniform seasonal diversity, with sequences relating to 'Scalindua', 'Anammoxoglobus', and planctomycete KSU-1 found in both seasons. The seasonal specific bacterial groups and diversity based on the 16S rRNA and hzo genes indicated strong seasonal community structures in estuary sediment of this site. Furthermore, the higher abundance of hzo genes in summer than winter indicates clear seasonal population dynamics. Combining the physicochemical characteristics of estuary sediment in the two seasons and their correlations with anammox bacteria community structure, we proposed the strong seasonal dynamics in estuary sediment of Mai Po to be due to the anthropogenic and terrestrial inputs, especially in summer, which brings in freshwater anammox bacteria, such as 'Kuenenia', interacting with the coastal marine anammox bacteria 'Scalindua'.

Nitrogen Cycling in Rice Paddy Environments: Past Achievements and Future Challenges

“…It is important to note, however, that fungal co-denitrification can also produce 14 N 15 N molecules similar to the anammox process. Since its first discovery in wastewater treatment systems, the anammox process has been reported as a major N2 source in various marine and fresh water and sediments (5,6,19,28,59,66,69,92,153). Anammox bacteria belong to several candidatus genera in the phylum Planctomycetes (113).…”

Microbial Anaerobic Digestion (Bio-Digesters) as an Approach to the Decontamination of Animal Wastes in Pollution Control and the Generation of Renewable Energy

“…The hydrazine oxidoreductase genes (hzo gene) can be employed in phylogenetic diversity and functional analysis of anaerobic ammonium-oxidizing bacterium (anammox) in a community or an environment. The hzo genes are specific for the identification of anammox bacteria and can be used as a functional marker to give activity-based information regarding the anammox bacteria in a community [82]. Ozgun et al [83] identified and quantified anammox bacteria from waste water treatment plant by adopting a FISH-based approach with the PCR primers designed for the amplification of hzo specific genes.…”

Transformações do nitrogênio e diversidade de Planctomycetes em sedimentos de manguezais

“…Estes procariotos já têm sido detectados em sedimentos de manguezais e suas contribuições para a nitrificação nestes locais têm sido cada vez melhor compreendidas. Li et al (2011) compararam a presença de bactérias e arqueias oxidadoras de amônia em sedimentos de manguezal em diferentes profundidades, e sugerem que a abundancia de AOB é maior que AOA, especialmente na proximidade com plantas, o que pode indicar o papel mais importante da AOB sobre a nitrificação nestes locais. Os autores observaram ainda que existe uma forte correlação entre a abundancia do gene amoA e sua relação com a amônia, salinidade, pH dos sedimentos amostrados, indicando que arqueias amônio oxidantes seriam mais suscetíveis aos fatores ambientais.…”

“…Nos últimos anos, estudos com muitos locais marinhos anóxicos indicaram que o processo anammox é uma parte importante do ciclo do nitrogênio marinho 2005;KUYPERS et al, 2003;2005;RISGAARD-PETERSEN et al, 2004 (AMANNO et al, 2007;NAKAJIMA et al, 2008;ZHANG et al, 2007); o gênero 'Scalindua' geralmente é dominante em ecossistemas naturais, especialmente em ambientes marinhos WOEBKEN et al, 2008). Porém, o conhecimento sobre a estrutura da comunidade temporal de bactérias anammox em ecossistemas naturais ainda é limitado, especialmente em ecossistemas naturais com influências antropogênicas (LI et al, 2011).…”

“…Estas bactérias podem estar sofrendo diferenciação sazonal por alguns fatores, como sugerido por Li et al, (2011), que demonstraram diferenças na distribuição espacial de bactérias relacionadas a anammox em sedimentos de manguezal devido a alterações na vazão do rio e ao movimento das marés. No presente estudo, por se tratar da área com maior contaminação, a área BrMgv02 pode apresentar maiores períodos de condições anóxicas, ou outros fatores, que auxiliem a detecção destas bactérias nestes locais.…”