A survey of halophilic aerobic prokaryotes associated to the leaf surface of Avicennia germinans at the Solar Salterns of Cabo Rojo, Puerto Rico

Abstract

Mangroves represent the major component of coastal marine-lagoon ecosystems in the tropics. In the Caribbean, Avicennia germinans (black mangrove) is one of the dominant plant species within this ecosystem. In Puerto Rico, Cabo Rojo has one of the most important forest of A. germinans, a species threatened by anthropogenic activity. Mangroves are highly productive sites due to the microorganisms that inhabit their sediments and rhizosphere (Bashan, 2000). Few studies concerning the relationship between mangroves and the microbial community have been reported. The main objective of this research was to determine the prokaryotic diversity associated to the leaf surface of the black mangrove by culture-dependent and culture-independent techniques. Several prokaryotic groups were isolated from this extreme environment representing four bacterial genera: Staphylococcus, Pontibacillus, Halomonas, and Halobacillus. Two isolates were classified as new species; Halomonas avicenniae sp. nov. (MW2aT) and Halobacillus puertoriconensis sp. nov. (MS10T). Results from non-culture dependent methods such as 16S rDNA environmental clone libraries suggest that the leaf surface of A. germinans has high prokaryotic diversity. A total of 1712 clones were obtained and 95 clones were analyzed in silico to classify them into Operational Taxonomical Units (OTU). Most of the OTU s belonged to the bacteria domain having a close relationship to the Bacteroidetes and Proteobacteria (alpha, beta and gamma) groups. Several OTU s such as G58, G8 and G56 were also closely related to the extremely halophilic Archaea. The isolates obtained in this study will increase our understanding about plant-microbial interactions and about the relative contribution of their microenvironment. Furthermore, knowledge about the identity of those microorganisms, using the 16S rDNA technique, will allow the potential development of physiological and biochemical applications in biotechnology and astrobiology. This study is the first attempt to study the prokaryotic diversity present on the leaf surface of Avicennia germinans from the Caribbean.

Los mangles representan uno de los mayores componentes del ecosistema costero-marino en el trópico. En el Caribe, Avicennia germinans (mangle negro) es una de las especies de plantas dominantes dentro de este ecosistema. En Cabo Rojo, Puerto Rico existe uno de los bosques más importantes de A. germinans, especie amenazada por actividades antropogénicas. Los mangles son considerados uno de los ecosistemas mas productivos junto a los microorganismos que habitan en la rizoesfera y los sedimentos (Bashan, 2000). Pocos estudios se han enfocado en la relación de la comunidad microbiana con los mangles. El objetivo principal de este estudio era determinar la diversidad procariótica asociada a la superficie de la hoja de mangle negro utilizando técnicas dependientes e independientes de cultivo. Varios grupos procariotas fueron aislados de este ambiente extremo donde se cultivaron cuatro géneros del dominio Bacteria: Staphylococcus, Pontibacillus, Halomonas y Halobacillus. Halomonas avicenniae sp. nov. (MW2aT) and Halobacillus puertoriconensis sp. nov. (MS10T) fueron dos aislados clasificados como especies nuevas. La diversidad procariota asociada a la superficie de mangle negro también fue analizada por métodos independientes de cultivo como, por ejemplo, genotecas ambientales amplificando la región 16S rDNA. Un total de 1712 clones fueron obtenidos de los cuales 95 clones fueron analizados in silico para clasificarlos en Unidades Taxonómicas Operacionales (OTU). La mayoría de las secuencias de OTU s pertenecían al dominio Bacteria asociados a los grupos Bacteroidetes y Proteobacterias (alpha, beta y gamma). Varios OTU s tales como G58, G8 y G56 estaban estrechamente relacionados a los halofílicos extremos del dominio Archaea. Los aislados en este estudio son importantes para conocer su interacción con el mangle y su contribución a este microambiente. Conociendo la identidad de estos microorganismos, mediante la técnica del 16S rDNA, podemos aumentar nuestro conocimiento acerca de las aplicaciones fisiológicas y bioquímicas en el campo de la biotecnología y astrobiología. Este estudio representa el primer esfuerzo en estudiar la diversidad procariota presente en la superficie de la hoja de Avicennia germinans en el Caribe.