Effects of marine diesel on microbial diversity and activity in high Arctic beach sediments
Effets du diesel marin sur la diversité et l'activité microbiennes dans les sédiments de plage de l'Extrême-Arctique
Résumé
Global warming induced sea ice loss increases Arctic maritime traffic, enhancing the risk of ecosystem contamination from fuel spills and nutrient loading. The impact of marine diesel on bacterial metabolic activity and diversity, assessed by colorimetric assay, 16S rRNA and metagenomic sequencing, of Northwest Passage (Arctic Ocean) beach sediments was assessed with nutrient amendment at environmentally relevant temperatures (5 and 15 °C). Higher temperature and nutrients stimulated microbial activity, while diesel reduced it, with metabolism inhibited at and above 0.01 % (without nutrients) and at 1 % (with nutrients) diesel inclusions. Diesel exposure significantly decreased microbial diversity and selected for Psychrobacter genus. Microbial hydrocarbon degradation, organic compound metabolism, and exopolysaccharide production gene abundances increased under higher diesel concentrations. Metagenomic binning recovered nine MAGs/bins with hydrocarbon degradation genes. We demonstrate a nutrients' rescue-type effect in diesel contaminated microbial communities via enrichment of microorganisms with stress response, aromatic compound, and ammonia assimilation metabolisms.
La perte de glace de mer induite par le réchauffement climatique augmente le trafic maritime dans l'Arctique, ce qui accroît le risque de contamination de l'écosystème par les déversements de carburant et la charge en nutriments. L'impact du diesel marin sur l'activité métabolique et la diversité bactérienne, évaluées par dosage colorimétrique, ARNr 16S et séquençage métagénomique, des sédiments de plage du passage du Nord-Ouest (océan Arctique) a été évalué avec un amendement en nutriments à des températures adaptées à l'environnement (5 et 15 °C). Une température plus élevée et des nutriments ont stimulé l'activité microbienne, tandis que le diesel l'a réduite, le métabolisme étant inhibé à partir de 0,01 % (sans nutriments) et à partir de 1 % (avec nutriments) d'inclusions de diesel. L'exposition au diesel a significativement diminué la diversité microbienne et sélectionné le genre Psychrobacter. L'abondance des gènes de dégradation des hydrocarbures, de métabolisme des composés organiques et de production d'exopolysaccharides a augmenté à des concentrations plus élevées de diesel. Les binages métagénomiques ont permis de récupérer neuf MAGs/bins avec des gènes de dégradation des hydrocarbures. Nous démontrons un effet de sauvetage des nutriments dans les communautés microbiennes contaminées par le diesel via l'enrichissement des micro-organismes avec des métabolismes de réponse au stress, de composés aromatiques et d'assimilation de l'ammoniac.