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Depth-related variability in the microbiome and zooxanthellae community composition of the Caribbean sheet coral Agaricia lamarcki(Milne Edwards H 1851) from shallow to mesophotic depths in southwest Puerto Rico
González Montes, Alejandro J.
González Montes, Alejandro J.
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Abstract
The endosymbiotic communities of corals are major contributors to the evolutionary success of scleractinian corals and to their being the main reef-building organisms in modern coral reefs. The most studied endosymbiotic taxa associated with scleractinian corals belong to the dinoflagellate family Symbiodiniaceae (previously the genus Symbiodinium), but corals are truly holobiont with a myriad of other microorganisms living together in what is known as the coral microbiome. The goal of this research was to characterize the genetic variability of the microbiome (based on 16S rRNA) and Symbiodiniaceae (based on ITS2) associated with the eurybathic Caribbean sheet coral Agaricia lamarcki along a depth gradient. This plating-crustose coral is found along a wide depth distribution from shallow coastal reefs at approximately 10 m down to mesophotic depths at >75 m in southwest Puerto Rico. Environmental conditions vary along this gradient, leading us to expect significant differences in zooxanthellae clades and microbiome community composition. We carefully collected fragments of 36 A. lamarcki colonies along a shallow-mesophotic depth gradient from 20 to 70 m at Black Wall in southwest Puerto Rico. PCR and Next-generation sequencing targeting 16S rRNA and ITS2 genes were performed on DNA extracted from coral biomass containing coral tissue and surface mucus layer. Our study found proof for significant differences in the coral-associated bacteria community composition between shallower reefs (20-30 m) and those found at mesophotic depths (50-70 m). Contrastingly, our study found no significant differences in the Symbiodiniaceae composition of A. lamarcki across the depth gradient, indicating a uniform algal endosymbiont community in this location. Given the increasing loss of shallow water coral reefs, understanding coral adaptation mechanisms to mesophotic environmental conditions becomes ever more important to establish proper management and conservation efforts.
Las comunidades endosimbióticas de corales son las principales contribuyentes al éxito evolutivo de los corales escleractinios y a que sean los principales organismos constructores de arrecifes en los arrecifes de coral modernos. Los organismos endosimbióticos más estudiados asociados con los corales escleractinios pertenecen a la familia de dinoflagelados Symbiodiniaceae (anteriormente el género Symbiodinium), pero los corales son verdaderamente holobiontes con una miríada de otros microorganismos que viven juntos en lo que se conoce como el microbioma coralino. El objetivo de esta investigación fue caracterizar la variabilidad genética del microbioma (basado en 16S rRNA) y Symbiodiniaceae (basado en ITS2) asociado con el coral de lámina caribeño euribático Agaricia lamarcki a lo largo de un gradiente de profundidad. Este coral de placa-incrustante se encuentra a lo largo de una amplia distribución de profundidad desde arrecifes costeros poco profundos a aproximadamente 10 m hasta profundidades mesofóticas a >75 m en el suroeste de Puerto Rico. Las condiciones ambientales varían a lo largo de este gradiente, lo que nos lleva a esperar diferencias significativas en los clados de zooxantelas y la composición de la comunidad del microbioma. Recolectamos cuidadosamente fragmentos de 36 colonias de A. lamarcki a lo largo de un gradiente de profundidad mesofótico-superficial de 20 a 70 m en Black Wall en el suroeste de Puerto Rico. Se realizó PCR y secuenciación de próxima generación de los genes 16S rRNA e ITS2 en ADN extraído de biomasa de coral que contiene tejido de coral y capa de moco superficial. Nuestro estudio encontró evidencia de diferencias significativas en la composición de la comunidad de bacterias asociadas a los corales entre los arrecifes más superficiales (20-30 m) y los que se encuentran a profundidades mesofóticas (50-70 m). En contraste, nuestro estudio no encontró diferencias significativas en la composición de Symbiodiniaceae de A. lamarcki a lo largo del gradiente de profundidad, lo que indica una comunidad de zooxantela uniforme en esta ubicación. Dada la creciente pérdida de arrecifes de coral de aguas poco profundas, comprender los mecanismos de adaptación de los corales a las condiciones ambientales mesofóticas se vuelve cada vez más importante para establecer esfuerzos adecuados de gestión y conservación.
Las comunidades endosimbióticas de corales son las principales contribuyentes al éxito evolutivo de los corales escleractinios y a que sean los principales organismos constructores de arrecifes en los arrecifes de coral modernos. Los organismos endosimbióticos más estudiados asociados con los corales escleractinios pertenecen a la familia de dinoflagelados Symbiodiniaceae (anteriormente el género Symbiodinium), pero los corales son verdaderamente holobiontes con una miríada de otros microorganismos que viven juntos en lo que se conoce como el microbioma coralino. El objetivo de esta investigación fue caracterizar la variabilidad genética del microbioma (basado en 16S rRNA) y Symbiodiniaceae (basado en ITS2) asociado con el coral de lámina caribeño euribático Agaricia lamarcki a lo largo de un gradiente de profundidad. Este coral de placa-incrustante se encuentra a lo largo de una amplia distribución de profundidad desde arrecifes costeros poco profundos a aproximadamente 10 m hasta profundidades mesofóticas a >75 m en el suroeste de Puerto Rico. Las condiciones ambientales varían a lo largo de este gradiente, lo que nos lleva a esperar diferencias significativas en los clados de zooxantelas y la composición de la comunidad del microbioma. Recolectamos cuidadosamente fragmentos de 36 colonias de A. lamarcki a lo largo de un gradiente de profundidad mesofótico-superficial de 20 a 70 m en Black Wall en el suroeste de Puerto Rico. Se realizó PCR y secuenciación de próxima generación de los genes 16S rRNA e ITS2 en ADN extraído de biomasa de coral que contiene tejido de coral y capa de moco superficial. Nuestro estudio encontró evidencia de diferencias significativas en la composición de la comunidad de bacterias asociadas a los corales entre los arrecifes más superficiales (20-30 m) y los que se encuentran a profundidades mesofóticas (50-70 m). En contraste, nuestro estudio no encontró diferencias significativas en la composición de Symbiodiniaceae de A. lamarcki a lo largo del gradiente de profundidad, lo que indica una comunidad de zooxantela uniforme en esta ubicación. Dada la creciente pérdida de arrecifes de coral de aguas poco profundas, comprender los mecanismos de adaptación de los corales a las condiciones ambientales mesofóticas se vuelve cada vez más importante para establecer esfuerzos adecuados de gestión y conservación.
Description
Date
2024-12-11