Culturable actinobacteria from two marine sponges from the genus 𝘈𝘱𝘭𝘺𝘴𝘪𝘯𝘢 in southwest Puerto Rico

Abstract

Actinobacteria are the most biotechnologically valuable prokaryotes and are best known as a source of diverse secondary metabolites. However, there is scarce information on marine actinobacterial diversity in the Caribbean Sea. For this study, the marine sponges Aplysina fistularis and Aplysina fulva were examined for the presence of Actinobacteria through culture-dependent methods. Sponge specimens were collected by SCUBA diving in the La Parguera Natural Reserve in Lajas, Puerto Rico. A total of 62 strains of Actinobacteria were isolated from the collected sponge samples and identified through phylogenetic analysis based on the 16S rRNA gene. The isolated Actinobacteria were phylogenetically allocated to 18 genera. Comparing both sponge species, A. fulva yielded more Actinobacteria isolates (39) than A. fistularis (24) and in terms of genus diversity, a higher variety of Actinobacteria was observed from A. fulva than from A. fistularis. Even though a culture-dependent approach can give us valuable insight into the sponge’s microbiome and is an important basis for the study of the compounds that are produced by Actinobacteria, this strategy is limited because it does not reveal all the Actinobacteria that may be present in a sponge since a small portion of bacteria are culturable. Moreover, a partial sequence of the 16S rRNA gene often does not contain enough phylogenetic information to provide species-level resolutions. Ecological and phylogenetic studies of marine Actinobacteria will improve our understanding of the actinobacterial diversity associated with different marine ecosystems and could lead to the discovery of useful bioactive compounds.

Las actinobacterias son las células procariotas más valiosas para el campo de la biotecnología y son altamente reconocidas como una fuente de metabolitos secundarios. Sin embargo, hay una escasez de información sobre la diversidad de actinobacterias marinas en el Mar Caribe. Para este estudio, las esponjas marinas Aplysina fistularis y Aplysina fulva fueron examinadas para la detección de actinobacterias mediante métodos de cultivo. Las muestras de esponja fueron colectadas en la Reserva Natural de La Parguera en Lajas, Puerto Rico. Un total de 62 cepas de actinobacterias fueron aisladas e identificadas por medio de un análisis filogenético basado en el gen de ARNr 16S. Las actinobacterias aisladas fueron asignadas a 18 géneros. Al comparar ambas especies de esponjas, se aislaron más actinobacterias de A. fulva (39) que de A. fistularis (24) y se observó una mayor variedad por género de actinobacterias provenientes de A. fulva que de A. fistularis. A pesar de que los métodos de cultivo nos puede ofrecer conocimiento admirable sobre el microbioma de una esponja y son una base importante para el estudio de los compuestos producidos por las actinobacterias, esta estrategia tiene sus límites debido a que solamente una porción pequeña de bacterias se puede cultivar y no se pueden revelar todas las actinobacterias que podrían estar presente en la esponja. Además, una secuencia parcial del gen de ARNr 16S no contiene suficiente información para poder identificar una bacteria hasta el nivel de especie. Estudios sobre la filogenética y ecología de las actinobacterias marinas enriquecerá nuestro entendimiento sobre la diversidad de las actinobacterias asociadas a diferentes ecosistemas marinos y podría dirigirnos hacia el descubrimiento de nuevos compuestos con actividad biológica.