Deciphering the Debaryomyces spp. complex using next generation sequencing: Are they the same species?

Abstract

Debaryomyces hansenii is a unicellular marine yeast, from the Phylum Ascomycota and is widely distributed in nature. It has been isolated from high salt environments like estuaries and bays, to salty foods and cheese. This yeast has a rounded morphology, is non-mobile and can withstand up to 12% of NaCl (w/v) and pH levels between 3.0-10.0 (optimal pH=7). Some strains can even withstand up to 25% of NaCl (w/v), making these strains extreme halophiles. The current classification of this yeast differentiates Debaryomyces spp. into two independent taxonomic entities, D. hansenii and D. fabryi. Although many studies have been performed for the taxonomic assignment of the Debaryomyces genera (i.e. single gene sequencing, molecular characterization), most of the results in these studies have been ambiguous and still there is not a clear pattern on how to classify these organisms at the species and strain level. In this study, we employed Next Generation Sequencing (NGS) and used different bioinformatics tools for the creation of six genomes of the Debaryoymyces spp. These new genomes coupled with other current available genomes were used for the generation of phylogenies to aim to resolved the taxonomic assignment problem in this group of closely related species. We have showed that the use of NGS and bioinformatics can be used to taxonomically assign yeast species at the strain level. We also present data that shows how the flavinogenic capability, that some of these strains posses, could be a result of a speciation event in which divided species that are flavinogenic versus non-flavinogenic. This result was observed in our different phylogeny analysis (i.e. Bayesian and Maximum Likelihood) throughout the study.

Debaryomyces hansenii es una levadura marina unicelular, perteneciente al Filo de los Ascomicetos, distribuida a través de la naturaleza. Ha sido aislada de ambientes con altas concentraciones de sal como estuarios y bahías, hasta en comidas saladas y quesos. Esta levadura posee una morfología circular, es no motil y puede aguantar hasta 12% de NaCl (w/v) y niveles de pH entre 3.0-10.0 (pH óptimo de 7.0). Algunas de las cepas pueden resistir hasta 25% de NaCl (w/v), por lo que son clasificados como halófilas extremas. La clasificación actual de esta levadura divide las especies de Debaryomyces spp. en dos entidades taxonómicas distintas: Debaryomyces hansenii y Debaryomyces fabryi. Aunque se han realizado varios estudios para la clasificación taxonómica de estas levaduras, aun no se tiene un amplio conocimiento de cómo clasificar este grupo de organismo al nivel de especie y cepas. En este estudio aplicamos la Secuenciación de Nueva Generación (SNG) y usamos varias herramientas de la bioinformática para la creación de seis genomas de Debaryoymyces spp. Estos nuevos genomas junto a data disponible públicamente fueron usados para crear filogenias las cuales resolvieran el problema de asignación taxonómica de este grupo de especies bien relacionadas entre si. Hemos demostrado como el uso de SNG y la bioinformática pueden ser usados para asignar correctamente niveles taxonómicos de levaduras al nivel de cepas. También presentamos data que demuestra como la capacidad flavinogénica, la cual alguna de estas especies poseen, puede ser resultado de un evento de especiación el cual separó las levaduras que poseen esta característica versus las que no la poseen. Este hallazgo fue obtenido en nuestros varios análisis de filogenia (Bayesiana y Probabilidad Máxima) de nuestro estudio.