Les efflorescences algales nuisibles créent des défis dans le monde entier pour la qualité de l’eau et la gestion des risques pour la santé des humains, de la faune et des animaux de compagnie. Une équipe de chercheurs de l’Université de l’Oklahoma mène un effort vers une meilleure gestion des efflorescences et des toxines de Microcystis grâce à une nouvelle taxonomie basée sur le génome.
Le professeur de biologie Dave Hambright de l’OU Regents et les membres de son laboratoire d’écologie et de limnologie du plancton, en collaboration avec le professeur de microbiologie de l’OU Lee Krumholz, ont collaboré à ce projet avec des membres du corps professoral de l’Université de Caroline du Nord, de l’Université James Madison et de l’Université d’Auburn. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans Avancées scientifiques.
Grâce au développement d’une nouvelle taxonomie basée sur le génome, les chercheurs pourront pour la première fois caractériser les niches écologiques de Microcystis, y compris les besoins en nutriments et la saisonnalité, et finalement, contrôler les efflorescences nuisibles de Microcystis. L’équipe a développé des marqueurs génétiques qui permettront aux chercheurs d’identifier les espèces de Microcystis présentes dans les systèmes aquatiques. Dans leur article, les chercheurs ont identifié 16 espèces uniques, avec jusqu’à 30 ou plus probablement, qui sont génétiquement distinctes, mais qui ne correspondent pas aux espèces morphologiquement définies actuelles.
« Cette nouvelle taxonomie basée sur le génome jette les bases pour que les chercheurs formulent des programmes de gestion proactive basés sur la science pour débarrasser nos eaux des efflorescences nuisibles de Microcystis », a déclaré Hambright. « Notre capacité améliorée à identifier et à étudier les espèces de cette algue nous aidera à réduire les risques pour la santé, ainsi qu’à gérer et protéger nos ressources en eau de plus en plus vulnérables. »
La compréhension de l’écologie et de l’évolution de Microcystis est essentielle à la gestion de la qualité des lacs et de l’eau visant à prévenir et à réduire les efflorescences nuisibles de Microcystis. Alors que la taxonomie traditionnelle de Microcystis (classification en espèces) reconnaît plusieurs espèces, ces classifications sont controversées car elles sont basées sur la morphologie et non sur les caractéristiques écologiques. De plus, ils entrent en conflit avec les classifications standard basées sur la séquence d’ADN, qui suggèrent une espèce avec des écologies complexes et variables.
Basé sur les travaux de Katherine Cook, doctorante en biologie de l’UO, publiés en 2020 dans Limnologie & Océanographiele groupe a émis l’hypothèse que Microcystis et son microbiome étaient une communauté coévoluée d’espèces bactériennes interagissantes complémentaires (un interactome), chacune étant nécessaire au succès des autres.
Leur objectif était d’examiner la constitution génétique de Microcystis du monde entier à l’aide de 122 génomes entiers publiés et de faire des prédictions sur les fonctions métaboliques potentielles qui pourraient être fournies par les bactéries du microbiome. Leur article représente le fondement de cet objectif sous la forme d’une classification taxonomique robuste, y compris les relations évolutives.
La majorité des analyses bioinformatiques de cet article ont été menées par le boursier postdoctoral de l’OU Haiyuan Cai, avec l’aide du doctorant de l’OU Chris McLimans. Une analyse de données supplémentaire a été soutenue par la professeure adjointe de recherche de l’UO, Jessica Beyer.
Plus d’information:
Haiyuan Cai et al, le pangénome de Microcystis révèle une diversité cryptique au sein et entre les morphoespèces, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.add3783. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add3783