Metagenomic analysis of Tetraselmis suecica culture exposed by two different wavelengths

Abstract

Tetraselmis are green algal species, some of whose several species are important in aquaculture industry, in the control of bacteria, and in biofuel industry. From those reasons, several Tetraselmis species are widely cultured and its mass production is required. As one of the cost-effective algal culture system, the traditional fluorescent lamps are now being replaced by a light-emitting diodes (LEDs) for its longer lifespan and higher electrical efficiency. In present study, we investigated the microbial community changes in the Tetraselmis suecica cultures in different times and LED wavelengths using MiSeq platform. The growth rate of T. suecica showed the highest in red LED light (0.62 ± 0.04) and the number of total microorganisms were similar in all three cultures exposed in red and blue LED and fluorescent lights except for the culture by the yellow LED light. The microbial community in each LED light was considerable different on first day post inoculation. Much smaller number of bacterial OTUs were identified on 15th day post inoculation, compared with the day of inoculation (D0) and first day post inoculation. In addition, We identified the bacterial community become similar as the culture times increased regardless of LED light and Marivita roseacus was dominant. However, M. roseacus was already occupied about 30 % on D0. Although they lived with T. suecica through photosynthesis in oxygen rich environment, we could not find evidence for a special interaction with T. suecica because there was no significant correlation between T. suecica and other bacteria biologically. The bacterial communities are not directly affected by different LED wavelengths, but it seems to be changed by oxygen generated by photosynthesis.

Tetraselmis는 해양 녹색 미세 조류로 양식 시설에서 좋은 먹이 자원으로 이용된다. 바이오 연료인Tetraselmis를 대양 배양하는 것은 필수적이기 때문에 성장에 기여할 수 있는 광 조건을 조절하는 것이 중요하다. 최근, 조류 배양 시스템 중 하나인 형광 램프는 수명이 길고 경제적인 발광다이오드 (LED)로 대체되고 있다. 본 연구에서는 MiSeq 플랫폼을 이용하여 형광등과 다양한 LED 파장 (적색, 황색, 청색) 에서 배양된Tetraselmis suecica의 미생물 군집 변화를 조사하였다. T. suecica의 성장 속도는 적색 LED에서 가장 높았고 (0.62 ± 0.04), 총 미생물의 수는 황색 LED를 제외하고 적색, 청색 LED 및 형광등 조건에서 유사하였다. 각 LED 파장의 미생물 군집은 접종 다음 날 상당한 차이를 보였다. 접종 15일 후에는 접종 날 (D0)과 접종 다음 날에 비해 OUT의 수가 매우 적었다. 또한, LED 파장에 관계없이 배양 시간이 지날수록 박테리아 군집이 유사해지고, Marivita roseacus가 우점했다. 그러나 M. roseacus는 이미 D0에서 약 30 %를 차지하고 있었다. T. suecica와 광합성을 하면서 산소가 풍부한 환경에서 살았음에도 불구하고, 생물학적으로 유의한 상관관계가 없으므로 특별한 상호작용에 대한 증거를 찾을 수 없었다. 박테리아 군집은 서로 다른 LED 파장에 의해 직접적으로 영향을 받지는 않지만 광합서에 의해 생성된 산소에 의해 변화되는 것으로 보인다.