Chemically mediated interactions between Microcystis and Planktothrix: Impact on their physiology and metabolic profiles

Other titles Interactions entre deux cultures de Microcystis et Planktothrix via l’émission de substances chimiques : Impact sur leur physiologie et leurs profils métaboliques
Type Poster
Date 2017-03-14
Language English
Other localization https://phycotox2017.sciencesconf.org/
Author(s) Briand Enora1, Reubrech Sébastien1, Mondeguer FlorenceORCID2, Sibat ManoellaORCID2, Hess PhilippORCID2, Amzil Zouher2, Bormans Myriam1
Meeting Phycotox2017 : Conférence annuelle Gdr Phycotox - GIS Cyano 2017. 14-16 mars 2017, Gif sur Yvette, France
French abstract La succession des espèces phytoplanctoniques est conditionnée par des facteurs abiotiques et biotiques, dont la limitation des nutriments et la prédation, ainsi que la compétition entre espèces phytoplanctoniques. Ce dernier facteur comprend un processus actif impliquant la synthèse et la libération de composés bioactifs organiques qui interfèrent directement avec les espèces concurrentes et que l’on classe comme allélochimiques. Les mécanismes d'action allélochimique décrits pour le phytoplancton sont l'inhibition de la photosynthèse, l'inhibition enzymatique, la paralysie cellulaire, l'inhibition de la synthèse des acides nucléiques et la production réactive d'espèces oxygénées. Les cyanobactéries sont bien connues pour leur capacité à produire une grande variété de métabolites secondaires, dont certains ont été décrits comme des substances allélochimiques. Dans cette étude nous avons étudié les interactions entre deux genres de cyanobactéries, Microcystis aeruginosa et Planktothrix agardhii, qui peuvent cohabiter dans les mêmes écosystèmes aquatiques par l’utilisation d’une approche combinée de co-culture et d’analyse des profils métabolomiques. Alors qu’aucune différence significative n’a été observée dans les taux de croissance et les paramètres physiologiques des deux espèces en monoculture, il est apparu qu’en condition de co-culture, Microcystis dominait Planktothrix. Cette interaction interspécifique s’est également traduite par une diminution de la taille des filaments et une déformation morphologique des cellules de Planktothrix. De plus, l’analyse des profils métabolomiques nous a permis de mettre en évidence que Microcystis produisait un plus grand nombre de métabolites secondaires que Planktothrix. L’ensemble de ces résultats suggèrent un effet allélopathique de la présence de Microcystis sur la croissance et la morphologie de Planktothrix.
Abstract Freshwater cyanobacteria are well known for their ability to produce a wide variety of bioactive compounds, some of which have been described as allelochemicals. There is growing evidence that these secondary metabolites play an important role in shaping community composition through biotic interactions; however, for the most part, their biological role and mode of regulation of the production are poorly understood. In temperate eutrophic freshwaters, Microcystis and Planktothrix often co-occur, with Planktothrix being an early colonizer and Microcystis appearing subsequently. We tested if the production of a range of peptides by co-existing species could be regulated through interspecific interactions. Using a combined approach of co-cultures and analyses of metabolic profiles, we investigated chemically mediated interactions between two cyanobacteria, M. aeruginosa and P. agardhii. More precisely, we evaluated changes in growth, morphology and metabolites production and release by both interacting species. Interestingly, culturing Microcystis cells with Planktothrix resulted in a reduction of the growth of Planktothrix together with a decrease of its filament size and alterations in the morphology of its cells. However, the production of specific intracellular compounds by Planktothrix was not different between mono and co-culture conditions. Concerning Microcystis, the number of specific intracellular compounds was higher under co-culture condition than under monoculture. In general, Microcystis produced a lower number of intracellular compounds under monoculture than Planktothrix, and a higher number of compounds than Planktothrix under co-culture condition. Our investigation did not allow us to identify specifically the compounds involved in the observed physiological and morphological changes of Planktothrix cells. However, altogether, these results suggest that specific compounds produced by Microcystis in the presence of Planktothrix have been specifically produced as potential allelochemicals.
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How to cite 

Briand Enora, Reubrech Sébastien, Mondeguer Florence, Sibat Manoella, Hess Philipp, Amzil Zouher, Bormans Myriam (2017). Chemically mediated interactions between Microcystis and Planktothrix: Impact on their physiology and metabolic profiles. Phycotox2017 : Conférence annuelle Gdr Phycotox - GIS Cyano 2017. 14-16 mars 2017, Gif sur Yvette, France. https://archimer.ifremer.fr/doc/00374/48515/