1. The genome of Ectocarpus subulatus – A highly stress-tolerant brown alga
- Author
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Erwan Corre, Didier Jollivet, Xi Liu, Jonas Collén, Noé Pontoizeau, Thierry Tonon, Simon M. Dittami, Gabriel V. Markov, Alexandre Cormier, Dominique Marie, Hwan Su Yoon, Catherine Leblanc, Loraine Brillet-Guéguen, Camille Trottier, Akira F. Peters, André E. Minoche, Sylvie Doubleau, Komlan Avia, Misharl Monsoor, Amandine Siméon, Angélique Gobet, Hetty KleinJan, Catherine Boyen, Christophe Caron, Agnieszka P. Lipinska, Chung Hyun Cho, Clémence Frioux, Agnès Groisillier, Marie-Mathilde Perrineau, Pierre Pericard, Irene González-Navarrete, Heinz Himmelbauer, Cécile Hervé, Méziane Aite, Anne Siegel, Ludovic Delage, Laboratoire de Biologie Intégrative des Modèles Marins (LBI2M), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Végétaux marins et biomolécules, Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-GOEMAR-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (FR2424), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dynamics, Logics and Inference for biological Systems and Sequences (Dyliss), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Université de Rennes (UNIV-RENNES), Santé de la vigne et qualité du vin (SVQV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Unité Mathématique Informatique et Génome (MIG), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Diversité, adaptation, développement des plantes (UMR DIADE), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), from patterns to models in computational biodiversity and biotechnology (PLEIADE), Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique (LaBRI), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université Bordeaux Segalen - Bordeaux 2-Inria Bordeaux - Sud-Ouest, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Biodiversité, Gènes & Communautés (BioGeCo), Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Evolution des Protistes et Ecosystèmes Pélagiques (EPEP), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre for Genomic Regulation [Barcelona] (CRG), Universitat Pompeu Fabra [Barcelona]-Centro Nacional de Analisis Genomico [Barcelona] (CNAG), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tereos, ECOlogy of MArine Plankton (ECOMAP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (IGFL), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille (CRIStAL) - UMR 9189 (CRIStAL), Ecole Centrale de Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes (UMR LSTM), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2), University of Aberdeen, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DMAS, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, Sung Kyun Kwan University, Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik (MPIMG), Max-Planck-Gesellschaft, ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (ABIMS), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Sungkyunkwan University [Suwon] (SKKU), Universitat Pompeu Fabra [Barcelona] (UPF)-Centro Nacional de Analisis Genomico [Barcelona] (CNAG), Key Laboratory of Intelligent Information Processing, Institute of Computing Technology [Beijing], Chinese Academy of Sciences [Changchun Branch] (CAS), Bezhin Rosko, Université de Rennes (UR), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest, Université de Bordeaux (UB)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Max Planck Institute for Molecular Genetics (MPIMG), University of York [York, UK], This work was funded partially by ANR project IDEALG (ANR-10-BTBR-04) 14'Investissements d’Avenir, Biotechnologies-Bioressources', the European Union’s Horizon 2020 research and innovation Programme under the Marie Sklodowska-Curie grant agreement number 624575 (ALFF), and the CNRS Momentum call. Sequencing was performed at the Genomics Unit of the Centre for Genomic Regulation (CRG), Barcelona, Spain, Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Université de Bordeaux (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Électronique, Informatique et Radiocommunications de Bordeaux (ENSEIRB)-Inria Bordeaux - Sud-Ouest, Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Laboratoire de Biologie Intégrative des Modèles Marins [LBI2M], ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science [ABIMS], Dynamics, Logics and Inference for biological Systems and Sequences [Dyliss], Santé de la vigne et qualité du vin [SVQV], Unité Mathématique Informatique et Génome [MIG], Diversité, adaptation, développement des plantes [UMR DIADE], from patterns to models in computational biodiversity and biotechnology [PLEIADE], Evolution des Protistes et Ecosystèmes Pélagiques [EPEP], Centre for Genomic Regulation [Barcelona] [CRG], ECOlogy of MArine Plankton [ECOMAP], Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon [IGFL], Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - UMR 9189 [CRIStAL], Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes [UMR LSTM], DMAS, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Châtillon], and Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik [MPIMG]
- Subjects
0106 biological sciences ,Victoria ,Retrotransposon ,Aquatic Science ,Biology ,Phaeophyta ,010603 evolutionary biology ,01 natural sciences ,Genome ,[SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics ,03 medical and health sciences ,Stress, Physiological ,[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,Genetics ,Gene family ,[SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology ,Gene ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,030304 developmental biology ,0303 health sciences ,Abiotic stress ,Algal Proteins ,Ectocarpus ,biology.organism_classification ,[SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM] ,Brown algae ,Multicellular organism ,Multigene Family ,[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology ,Metabolic Networks and Pathways ,010606 plant biology & botany - Abstract
Brown algae are multicellular photosynthetic stramenopiles that colonize marine rocky shores worldwide. Ectocarpus sp. Ec32 has been established as a genomic model for brown algae. Here we present the genome and metabolic network of the closely related species, Ectocarpus subulatus Kützing, which is characterized by high abiotic stress tolerance. Since their separation, both strains show new traces of viral sequences and the activity of large retrotransposons, which may also be related to the expansion of a family of chlorophyll-binding proteins. Further features suspected to contribute to stress tolerance include an expanded family of heat shock proteins, the reduction of genes involved in the production of halogenated defence compounds, and the presence of fewer cell wall polysaccharide-modifying enzymes. Overall, E. subulatus has mainly lost members of gene families down-regulated in low salinities, and conserved those that were up-regulated in the same condition. However, 96% of genes that differed between the two examined Ectocarpus species, as well as all genes under positive selection, were found to encode proteins of unknown function. This underlines the uniqueness of brown algal stress tolerance mechanisms as well as the significance of establishing E. subulatus as a comparative model for future functional studies.
- Published
- 2020