Diversity, dynamics and functions of planktonic Fungi in coastal areas
Diversity, dynamics and functions of planktonic Fungi in coastal areas
Au cours des deux dernières décennies, des biomasses importantes de Fungi ont été retrouvées dans plusieurs sites marins pélagiques. Cependant, la taxonomie de ces Fungi, leur dynamique dans le temps et leurs fonctions restent largement inconnues. Dans le Chapitre 1, nous avons analysé une série temporelle de metabarcoding 18S de 5 ans produite dans un site côtier de la mer Méditerranée au large de Banyuls-sur-Mer (France). Cette série temporelle a une fréquence d'échantillonnage élevée et est accompagnée de nombreux paramètres environnementaux. Nous avons utilisé ces données pour étudier la taxonomie et la dynamique temporelle des Fungi parmi les eucaryotes, et nous avons essayé d'expliquer ces variations à la lumière des paramètres environnementaux. La dynamique des Fungi consistait en des épisodes de courte durée où les Fungi représentaient une proportion significative des lectures eucaryotes. Ces épisodes étaient dominés par quelques taxons. Ces épisodes étaient globalement chaotiques, et nous n'avons pas pu établir de relation claire entre les variations des paramètres environnementaux et les épisodes riches en Fungi. De nombreux Fungi dominants étaient apparentés à des taxons terrestres. Dans le Chapitre 2, nous avons analysé un jeu de données de métagénomique produit lors d'une campagne d'échantillonnage d'un an sur 7 sites côtiers situés dans le nord-ouest de la mer Méditerranée. Ces sites présentaient des conditions environnementales contrastées, allant de lagunes côtières subissant de fortes variations saisonnières dues aux apports fluviaux à des sites plus stables situés au large. Nous avons utilisé ces données pour déterminer i) si les Fungi étaient proportionnellement plus abondants dans les sites plus côtiers où leurs substrats (matière organique autochtone et/ou terrigène) étaient probablement plus abondants, ii) si les Fungi dominants dépendaient du site, et iii) si la composition de la communauté fongique variait au cours de l'année. Dans l'ensemble, la proportion de Fungi que nous avons pu extraire de l'ensemble de la communauté dans chaque échantillon était très faible. De nombreux Fungi dominants dans le Chapitre 1 n'étaient pas dominants parmi les Fungi dans ce jeu de données, y compris au site étudié dans le Chapitre 1, ce qui met en évidence des biais probables introduits par l'utilisation d'outils bioinformatiques et de bases de données de référence différents. La proportion de lectures fongiques n'était pas plus élevée dans les sites les plus côtiers. Nous avons également produit des métatranscriptomes pour trois sites, ce qui nous a permis de confirmer que certains taxons fongiques y étaient actifs. Dans le Chapitre 3, nous avons analysé plusieurs jeux de données de métatranscriptomique déjà publiés provenant de sites pélagiques côtiers et hauturiers répartis dans le monde entier (par exemple, TARA Oceans, expédition ARCHEMHAB). Les Fungi n'avaient été étudiés auparavant que dans une petite partie de ces jeux de données, qui ont été produits au cours de campagnes d'échantillonnage qui n'étaient pas axées sur les Fungi. Nous avons utilisé ces données basées sur l'ARN pour identifier les Fungi actifs dans ces sites marins pélagiques, en nous concentrant particulièrement sur les taxons qui étaient dominants dans les Chapitres 1 et 2. Nous avons également effectué une analyse du contenu en enzymes fongiques agissant sur les glucides (CAZymes fongiques) de ces métatranscriptomes afin d'étudier l'implication des Fungi dans le cycle local du carbone via le métabolisme des glucides. Le contenu en CAZymes fongiques de tous les sites était dominé par quelques familles de CAZymes, et ces CAZymes étaient exprimées par des taxons spécifiques à chaque site. Dans la Discussion Générale, nous soulignons les limites de nos analyses, et nous présentons le plan d'une campagne d'échantillonnage complémentaire dans le nord-ouest de la mer Méditerranée qui permettrait d'apporter des solutions à ces limites.
During the last two decades, high biomasses of Fungi have been retrieved from several pelagic marine locations. However, the taxonomy of these Fungi, their dynamics over time, and their functions remain largely unknown.In Chapter 1, we analysed a 5-years 18S metabarcoding time series produced in a coastal site in the Mediterranean Sea off Banyuls-sur-Mer, France. This time series has a high sampling frequency, and comes with extensive environmental parameters. We used this dataset to investigate the taxonomy and the temporal dynamics of Fungi amongst eukaryotes over time, and we tried to explain these variations in the light of the environmental parameters. The dynamics of Fungi consisted in short-term bursts where Fungi represented a significant proportion of eukaryotic reads. Those bursts were dominated by a few taxa. These bursts were overall chaotic, and we could not establish a clear relationship between the variations of the environmental parameters and the fungal bursts. Many of the dominant fungal taxa were related to terrestrial taxa. In Chapter 2, we analysed a metagenomic dataset we produced through a 1-year-long sampling campaign at 7 coastal sites located in the North-West Mediterranean Sea. These sites exhibited contrasted environmental conditions, from coastal lagoons undergoing strong seasonal variations due to riverine inputs to more stable offshore locations. We used this dataset to investigate i) if Fungi were proportionally more abundant in more coastal locations where their substrates (autochthonous and/or terrigenous organic matter) were likely more abundant, ii) if the dominant fungal species were dependent on the location, and iii) if the fungal community composition varied over the year. Overall, the proportion of Fungi we could retrieve from the whole community in each sample was very low. Many dominant fungal taxa from Chapter 1 were not dominant amongst Fungi in this dataset, including at the site investigated in Chapter 1, which highlights likely biases introduced by the use of different bioinformatic tools and reference databases. The proportion of fungal reads was not higher in the most coastal sites. We also produced metatranscriptomes for three sites, which allowed us to support that some fungal taxa were active there. In Chapter 3, we analysed already-published metatranscriptomic datasets originating from globally distributed pelagic coastal and offshore locations (e.g., TARA Oceans, ARCHEMHAB expedition). Fungi had been previously investigated only in a small fraction of these datasets, which were produced during sampling campaigns that did not focus on Fungi. We used these RNA-based datasets to identify which fungal taxa were active at these pelagic marine locations, with a special focus on taxa that were dominant in Chapters 1 and 2. We also performed an analysis of the fungal Carbohydrate-Active Enzyme (CAZyme) content of these metatranscriptomes to investigate the involvement of Fungi in the local cycling of carbon through the metabolism of carbohydrates. The fungal CAZyme content of all sites was dominated by a few CAZyme families, and these CAZymes were expressed by site-specific taxa. In the General Discussion, we highlight the limits of our analyses, and we present the plan of a complementary sampling campaign in the North-West Mediterranean Sea to address these limits.
Dynamique, Diversity, Diversité, [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, Coastal, Marine, Marin, Functions, Fungi, Côtier, [SDU.STU.OC] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, Fonction, Dynamics
Dynamique, Diversity, Diversité, [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, Coastal, Marine, Marin, Functions, Fungi, Côtier, [SDU.STU.OC] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, Fonction, Dynamics
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