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Coupling shifts in the composition of coral tissue- and mucusassociated microbial communities to changes in coral host physiology and environmental fluctuations
| datacite.subject.fos | Ciências Naturais::Outras Ciências Naturais | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Frade, Pedro R. | |
| dc.contributor.advisor | Engelen, Aschwin H. | |
| dc.contributor.author | Marchioro, Giulia Manso | |
| dc.date.accessioned | 2021-02-03T16:50:39Z | |
| dc.date.available | 2021-02-03T16:50:39Z | |
| dc.date.issued | 2019-12-02 | |
| dc.description.abstract | Understanding the drivers of microbiome variation in corals is crucial to better predict the effects of environmental pressures on coral holobionts and coral reef ecosystems. However, much remains to be understood about corals and the interactions they establish with microorganisms. My hypothesis is that the microbiome of the surface mucus layer (SML) is mainly influenced by environmental parameters due to its direct contact with the environment, whereas the tissue microbiome is more driven by the physiology of the coral host. Therefore, the aim of the present work is to distinguish the effect of the host’s intrinsic and environmental factors on the microbiome composition in different coral compartments (SML and tissue), and to identify possible overarching trends in the environmental sensitivity of distinct microbiomes within a coral holobiont. Using next-generation amplicon-sequencing of the 16S rRNA gene, the analyses showed that microbiomes of Acropora spp. differed significantly between compartments (SML versus tissue) and species (A. tenuis versus A. millepora), but also among sampling location and season. Seawater samples were characterized by dominance of members of the Synechococcaceae and Pelagibacteraceae. In Acropora spp., mucus microbiome was dominated by members of Flavobacteriaceae, Synechococcaceae, Rhodobacteraceae and Pelagibacteraceae families, while the tissue microbiome was dominated by the Endozoicimonaceae family. SML microbiomes of both coral hosts correlated best with environmental parameters as ammonium, total suspended solids, particulate organic carbon, number of raindays and nitrate/nitrite. However, the amount of influence from environmental parameters on the mucus (explaining 12-15% of variation) is relatively low as compared with the influence of those parameters on the seawater microbiome (explaining 49% of variation). In contrast, the tissue microbiomes of the two Acropora species showed distinct and species-specific responses to environmental and physiological parameters, suggesting host-specific modulation of the environmental drivers of the tissue microbiome. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Os corais são considerados organismos holobiontes, uma unidade viva composta pelo hospedeiro e seu microbioma associado. Os corais, por exemplo, podem estar associados a eucariontes dinoflagelados (família Symbiodiniaceae), procariontes (Bacteria e Archaea) e/ou fungos. Os microrganismos associados aos corais estão envolvidos em diversas funções para o bom funcionamento dos processos fisiológicos do hospedeiro. Por exemplo, podem atuar como mediadores nos ciclos biogeoquímicos e na nutrição do hospedeiro, como também na defesa do mesmo contra agentes patogénicos. Portanto, são essenciais para a manutenção do estado saudável dos corais. Além disso, o microbioma dos corais está sob constante influência de flutuações dos fatores ambientais e fisiológicos dos seus hospedeiros. Compreender os fatores que influenciam a composição e funcionamento do microbioma é crucial para criar estratégias de conservação dos corais e, consequentemente, protegê-los dos efeitos das alterações globais, por exemplo. No entanto, ainda há muito a descobrir sobre a interação simbiótica em corais. O foco da presente tese é a comunidade de procariontes associados, que podem ser referenciados também como comunidades microbianas ou microbiomas ao longo da tese (conforme encontrado na literatura). As comunidades microbianas podem estar associadas a diferentes partes ou “compartimentos” do pólipo do coral. Os compartimentos incluem o muco superficial, tecido, esqueleto e a cavidade gástrovascular. Cada compartimento possui características únicas e, devido a isto, abriga microbiomas específicos, podendo variar tanto em abundância como em diversidade taxonómica. Por exemplo, estudos revelam que o microbioma do muco superficial de pólipos de corais é mais abundante e mais diverso que o tecido interno dos corais. A camada do muco apresenta-se como uma interface entre o epitélio dos pólipos e a coluna de água. Por isso põe-se a hipótese que a sua comunidade microbiana inclui não só os membros já residentes do muco, como também transientes originários de outras fontes (tais como a coluna de água, sedimentos em suspensão e/ou organismos bentónicos). Pelo contrário, as camada de tecido (epiderme e gastroderme) dos corais são dominadas principalmente por bactérias do género Endozoicomonas e também por microalgas fotossintéticas (da família Symbiodinaceae), extremamente importantes para a sobrevivência dos corais. Portanto, o estudo específico do microhabitat que o microbioma habita é crucial para o estudo geral de microbiomas de corais. No entanto, atualmente, estudos que englobam fatores que podem influenciar os microbiomas não se focam em diferentes compartimentos, mas apenas num só compartimento (geralmente o tecido). As primeiras descobertas neste tema mostraram que as comunidades microbianas específicas de corais são relativamente estáveis numa escala espacio-temporal. Estudos mais recentes propõem inúmeros fatores, para além da especificidade, que podem afetar a estrutura e a abundância relativa de membros dos microbiomas de corais. Por exemplo, diferenças geográficas, mudanças sazonais, poluição ou o estado fisiológico do hospedeiro. Porém, este tópico ainda é considerado bastante limitado e controverso, e mais estudos são necessários neste contexto.. O principal objetivo deste estudo é distinguir os efeitos de fatores ambientais e fisiológicos do hospedeiros na variação da composição das comunidades microbianas de diferentes compartimentos nos pólipos de corais (muco e tecido), e também, identificar possíveis tendências da sensibilidade ambiental dos microbiomas identificados. A minha hipótese é que o microbioma do muco é principalmente influenciado por parametros ambientais, devido ao seu contato mais direto com o ambiente, enquanto que o microbioma do tecido responde mais às mudanças fisiológicas do hospedeiro. Para testar esta hipótese, dados de Sequenciamento de Nova Geração (NGS) do gene 16S do RNA ribossomal dos microbiomas de diferentes compartimentos (muco e tecido) e espécies de coral (A. tenuis e A. millepora) foram usados em conjunto com dados de fatores ambientais e fisiológicos dos hospedeiros. O microbioma da coluna de água foi usado como referência no estudo. Em geral, os resultados mostraram que os microbiomas da Acropora diferiram significativamente entre os compartimentos e espécies, e também foram influenciados temporalmente e espacialmente. A riqueza de zOTU (“zero-radius OTU” ou unidade taxonómica operacional, a qual é designada como a menor entidade taxonómica existente) entre os microbiomas analisados diferiu significativamente entre o microbioma do muco, tecido e coluna de água, e também entre as espécies de Acropora. A riqueza de zOTU não diferiu entre estações ou local de coleta. O microbioma da coluna de água abrigou a comunidade mais rica, seguido da do muco e da comunidade do tecido. A diversidade alfa baseada no índex de Shannon também diferiu significativamente entre os microbiomas do muco, tecido e coluna de água, porém não diferiu entre espécies de corais, estação e local de coleta. A diversidade de zOTU foi significativamente maior no microbioma do muco em relação ao microbioma da coluna de água, enquanto que o microbioma do tecido foi o menos diverso entre todos. As amostras da coluna de água foram caracterizadas pela dominância de membros de Synechococcaceae e Pelagibacteraceae. Membros pertencentes às famílias Flavobacteriaceae, Synechococcaceae, Rhodobacteraceae e Pelagibacteraceae foram dominantes no microbioma do muco das espécies de Acropora, e membros da família Endozoicimonaceae foram dominantes no microbioma do tecidos de ambas as espécies. Os microbiomas do muco de ambas espécies de Acropora apresentaram maior influência de parâmetros ambientais como amónia, sólidos suspensos totais, carbono orgânico particulado, número de dias chuvosos e nitritos/nitratos. No entanto, a quantidade de influência dos parâmetros ambientais no muco (explicando 12-15% da variação) é relativamente baixa em comparação com a influência desses parametros no microbioma da água do mar (explicando 49% da variação). Por outro lado, os microbiomas do tecido apresentaram respostas distintas entre as espécies de Acropora nos parâmetros ambientais e fisiológicos, sugerindo modulação específica do hospedeiro aos fatores ambientais do microbioma do tecido. Em conclusão, o presente estudo revela que microbiomas presentes em compartimentos fisicamente distintos respondem diferentemente a fatores ambientais e fisiológicos, o que é uma novidade para os estudos de microbiomas de corais e sua dinâmica. Portanto, este estudo esclarece parte do conhecimento limitado e controverso neste contexto, e também estimula o uso de abordagens metodológicas mais holísticas sobre o tema. Sugestões para estudos futuros podem incluir o uso de outras espécies, diferentes das usadas no presente trabalho, e também testes experimentais (não só baseado em correlações) para o fornecimento de uma compreensão mais ampla da variação de microbiomas em corais. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202541037 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.1/15033 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Ecologia microbiana | pt_PT |
| dc.subject | Recifes de corais | pt_PT |
| dc.subject | Simbiontes | pt_PT |
| dc.subject | Bactéria | pt_PT |
| dc.title | Coupling shifts in the composition of coral tissue- and mucusassociated microbial communities to changes in coral host physiology and environmental fluctuations | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.grantor | Universidade do Algarve. Faculdade de Ciências e Tecnologia | |
| thesis.degree.level | Mestre | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Biologia Marinha | pt_PT |
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