1. Rapid Characterization of Microcystin-Producing Cyanobacteria in Freshwater Lakes by TSA-FISH (Tyramid Signal Amplification-Fluorescent In Situ Hybridization)
- Author
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Brient, Luc, Ben Gamra, Nihel, Periot, Marine, Roumagnac, Marie, Zeller, Perrine, Bormans, Myriam, Mejean, Annick, Ploux, Olivier, Biegala, Isabelle C., Ecosystèmes, biodiversité, évolution [Rennes] (ECOBIO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN), Physiopathologie et traitement des maladies du foie, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Paul Brousse-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain (LIED (UMR_8236)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Charles Friedel, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC), We thank all partners of the FUI FISBOX project 2011–2015 MIO Marseille (N°F1105028U), University of Rennes 1, University of Paris Tech, Chrisar Society, Mermec Society, and Veolia and kindly acknowledges financial support from Minyvel Environment Society (France)., Université de Rennes (UR)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR), Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Hôpital Paul Brousse-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-AP-HP Hôpital Paul Brousse, and Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
CARD-FISH ,Cyanobacterial Toxins ,epifluorescence ,microcystin ,Microcystins ,mRNA ,HGT (Horizontal Gene Transfer) ,[SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,Fluorescence ,TSA-FISH ,FISH ,cyanobacteria toxin ,rRNA ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,freshwater ,Environmental Monitoring ,hybridization assay ,Plasmids - Abstract
International audience; Microcystin (MC) is a common and widespread toxin which represents a health hazard to humans and animals. MC toxin concentrations are monitored by various direct or proxy techniques (HPLC, LC-MS/MS, ELISA, PPIA), however, these techniques do not discriminate producing species from non-producing ones. In order to simultaneously provide the identity and activity of cyanotoxin producing species in freshwater lakes, we applied simple, and fully detailed, whole cell fluorescent in situ hybridization enhanced by tyramid signal amplification (TSA-FISH). DNA oligonucleotide probes MICR3 and MCYA were targeting 16S rRNA and mcyA-mRNA, respectively. The mcyA gene is coding for the MC synthetase enzyme involved in MC synthesis. Controls were acquired with the general eubacterial 16S rRNA probe EUB338, for TSA-FISH assay, and standard HPLC and LC-MS/MS as standard methods for the measurements of MC concentration. Results obtained from monoclonal strains and natural samples demonstrated a specific identification of Microcystis species and were able to discriminate MC producing from non-producing ones. In addition, the MCYA probe allowed the specific detection of MC-synthetase mRNA within Planktothrix isothrix (Oscillatoriale) filaments. Two kinds of mcyA-mRNA labeling were observed in these cells, spots like and plasmid like, which illustrates the well-known plasticity of microbial genome to adapt to environmental stresses. We demonstrated that a simple TSA-FISH assay allows acquiring rapidly dual information of the presence and abundance of potentially toxic species, while identifying species actively producing MC-synthetase mRNA, a proxy of MC toxin. This technique has the potential to be developed into an effective environmental monitoring tool. In addition, detail visualization of cellular mRNAs is powerful for the acquisition of ecological and biomolecular studies of toxic cyanobacteria.
- Published
- 2017
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