Factors affecting the distribution, abundance and diversity of uncultured archaeal groups in freshwater sediments

Abstract

Archaea are abundant in extreme environments but they are also a prevalent component of microbial communities in soils, marine or freshwater plankton and sediments. Many studies highlighted the prominent role of marine sedimentary Archaea in global nutrient cycles. Less information is available, however, on the diversity, abundance and ecological role of Archaea in freshwater sediments. A serious pitfall for the study of Archaea is their low cultivability under laboratory-controlled conditions thus constraining the progress towards the complete understanding of their metabolic capabilities and ecological functions. Most of the work is thus based on molecular techniques that allow the identification and quantification of target microorganisms without their cultivation. In this PhD project, we applied a combination of high-throughput sequencing and quantitative PCR to investigate the distribution, abundance and composition of archaeal communities in sediments from different freshwater systems (lakes, lagoons and reservoirs encompassing a wide range of conditions and typologies). The work has been focused in two archaeal groups consistently found, and especially abundant, in sediments: the phylum Bathyarchaeota and the class Thermoplasmata

Els arqueus abunden en ambients extrems però també són un component rellevant dels sòls, del plàncton oceànic i lacustre i dels sediments. Molts estudis han destacat la importància dels arqueus en els cicles de nutrients dels sediments marins tant a escala local com global. En canvi, es disposa de menys informació sobre la diversitat, abundància i paper que juguen els arqueus en sediments d’aigua dolça a excepció dels metanògens. Com a dificultat afegida, la majoria d’arqueus sedimentaris no s’han pogut cultivar encara al laboratori, el que dificulta el seu estudi. La solució a aquests problemes passa per l’aplicació de tècniques moleculars que permeten la identificació i recompte dels microorganismes diana sense necessitat de cultivar-los. En aquesta tesi s’han combinat diferents tècniques moleculars (seqüenciació massiva i PCR quantitativa) per a conèixer la distribució, abundància i composició de les comunitats d’arqueus en sediments de sistemes aquàtics d’aigua dolça (llacs, llacunes i embassaments amb diferents condicions i tipologies). La tesi s’ha centrat en dos grups d’arqueus que són ubics i especialment abundants en sediments: el fílum Bathyarchaeota i la classe Thermoplasmata