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Worldwide Occurrence and Activity of the Reef-Building Coral Symbiont Symbiodinium in the Open Ocean

Authors :
Quentin Carradec
Patrick Wincker
Xavier Pochon
Colomban de Vargas
Artem Kourlaiev
Frédéric Mahé
Christian R. Voolstra
Micah Dunthorn
Nicolas Henry
Sarah Romac
Johan Decelle
Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE)
Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN)
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili
Station biologique de Roscoff (SBR)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Physiologie cellulaire et végétale (LPCV)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Cawthron Institute
Institute of Marine Science, University of Auckland
Laboratoire des symbioses tropicales et méditerranéennes (UMR LSTM)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
University of Kaiserslautern [Kaiserslautern]
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)
project OCEANOMICS from the French government ANR-11-BTBR-0008 ANR-10-INBS-09
France Genomique from the French government ANR-11-BTBR-0008 ANR-10-INBS-09
LabEx GRAL ANR-10-LABX-49-01
University of Grenoble Alpes
ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011)
ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010)
ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010)
European Project: MSCA- IF-2014
Tara Oceans-GOSEE (FR2022)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011)
ANR-10- INBS0009,INBS,France-Génomique
ANR-10- LABX-49-01,Labex GRAL,Labex GRAL
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Source :
Current Biology-CB, Current Biology-CB, 2018, 28 (22), pp.3625-3633.e3. ⟨10.1016/j.cub.2018.09.024⟩, Current Biology-CB, Elsevier, 2018, 28 (22), pp.3625-3633.e3. ⟨10.1016/j.cub.2018.09.024⟩, Current Biology
Publication Year :
2018
Publisher :
Elsevier BV, 2018.

Abstract

International audience; The dinoflagellate microalga Symbiodinium sustains coral reefs, one of the most diverse ecosystems of the biosphere, through mutualistic endosymbioses with a wide diversity of benthic hosts [1]. Despite its ecological and economic importance, the presence of Symbiodinium in open oceanic waters remains unknown, which represents a significant knowledge gap to fully understand the eco-evolutionary trajectory and resilience of endangered Symbiodinium-based symbioses. Here, we document the existence of Symbiodinium (i.e., now the family Symbiodiniaceae [2]) in tropical- and temperate-surface oceans using DNA and RNA metabarcoding of size-fractionated plankton samples collected at 109 stations across the globe. Symbiodinium from clades A and C were, by far, the most prevalent and widely distributed lineages (representing 0.1% of phytoplankton reads), while other lineages (clades B, D, E, F, and G) were present but rare. Concurrent metatranscriptomics analyses using the Tara Oceans gene catalog [3] revealed that Symbiodinium clades A and C were transcriptionally active in the open ocean and expressed core metabolic pathways (e.g., photosynthesis, carbon fixation, glycolysis, and ammonium uptake). Metabarcodes and expressed genes of clades A and C were detected in small and large plankton size fractions, suggesting the existence of a free-living population and a symbiotic lifestyle within planktonic hosts, respectively. However, high-resolution genetic markers and microscopy are required to confirm the life history of oceanic Symbiodinium. Overall, the previously unknown, metabolically active presence of Symbiodinium in oceanic waters opens up new avenues for investigating the potential of this oceanic reservoir to repopulate coral reefs following stress-induced bleaching.

Details

ISSN :
09609822 and 18790445
Volume :
28
Database :
OpenAIRE
Journal :
Current Biology
Accession number :
edsair.doi.dedup.....499495fa0b49887e5286ee9f8acd98ce
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.09.024