Effets de la disponibilité du CO2 et du fer sur l'expression du gène rbcL dans les diatomées de la Mer de Béring
Fer (Fe) peut limiter la productivité du phytoplancton dans environ 40% de l'océan mondiale, y compris dans les eaux de fortes concentrations de nutriments et faible chlorophylle(HNLC ). Cependant, il ya peu d'informations disponibles sur l'impact de l'eau de mer induit par l'acidification à cause d'augmentation en concentration du CO2 sur les assemblages de phytoplancton naturelle dans HNLC regions. Les auteurs ont donc mené une expérience sur le pont manipuler CO2 et Fe en utilisant l'eau de mer de Béring Fe-déficient pendant l'été de 2009.
La concentrations de CO2 dans les bouteilles d'incubation ont été fixés à 380 et 600 ppm dans les bouteilles (témoins) non-Fe-ajoutée et 180, 380, 600 et 1000 ppm dans les bouteilles Fe ajoutée. Les assemblages de phytoplancton ont été composées principalement des diatomées et également les haptophytes dans toutes les bouteilles d'incubation, comme estimé par les signatures du pigment pendant les 5 jours (contrôle) ou 6 jours (traitement Fe ajoutée) de période d'incubation.
A la fin de l'incubation, la contribution relative de biomasse de chlorophylle a par les diatomées était significativement plus élevée dans le traitement de CO2 380 ppm que dans le traitement de 600 ppm dans les témoins, tandis que des changements minimaux ont été trouvés dans les traitements Fe ajoutée. Ces résultats indiquent que, dans des conditions Fe-déficientes, la croissance des diatomées pourrait être affectée négativement par l'augmentation de la disponibilité de CO2. Pour appuyer davantage cette constatations, les auteurs estimé l'expression et la phylogénie des rbcL (qui code pour la grande sous-unité de la RuBisCO) ARNm dans les diatomées par réaction inverse quantitative en chaîne par polymérase (PCR) et des techniques du clonage librairie (une collection de fragments d’ADN qui est stocké et propagé dans une population de microrganismes via le proccessus de clonage moléculaire), respectivement.
La présente étude suggère que l'augmentation future prévue des pCO2 d'eau de mer pourrait réduire la transcription de RuBisCO par les diatomées, résultant une diminution de la productivité primaire et un changement dans la structure du réseau trophique de la mer de Béring.
La présente étude a montré que l'augmentation des niveaux de CO2 pourrait avoir des impacts négatifs sur la biomasse des diatomées dans la mer de Béring, en particulier dans des conditions de Fe-limitées. Car diatomées jouent un rôle essentiel dans la séquestration du carbone et les réseaux trophiques dans la mer de Béring (Springer et al, 1996;. Takahashi et al., 2002), leur résultats indiquent que l'acidification des océans pourrait modifier les processus biogéochimiques et dynamique écologique dans la zone d'étude. Bien que les présents résultats ne peuvent pas être extrapolés à d'autres écosystèmes HNLC en raison de différences dans d'autres conditions environnementales, ces résultats suggèrent que les effets combinés de CO2 et d'autres facteurs environnementaux tels que la disponibilité Fe doivent être examinées pour une meilleure compréhension des impacts potentiels de l'acidification des océans sur les écosystèmes marins.
Iron (Fe) can limit phytoplankton productivity in approximately 40% of the global ocean, including in highnutrient, low-chlorophyll (HNLC) waters. However, there is little information available on the impact of CO2-induced seawater acidification on natural phytoplankton assemblages in HNLC regions.We therefore conducted an on-deck experiment manipulating CO2 and Fe using Fe-deficient Bering Sea water during the summer of 2009. The concentrations of CO2 in the incubation bottles were set at 380 and 600 ppm in the non-Fe-added (control) bottles and 180, 380, 600, and 1000 ppm in the Fe-added bottles. The phytoplankton assemblages were primarily composed of diatoms followed by haptophytes in all incubation bottles as estimated by pigment
signatures throughout the 5-day (control) or 6-day (Fe-added treatment) incubation period. At the end of incubation, the relative contribution of diatoms to chlorophyll a biomass was significantly higher in the 380 ppm CO2 treatment than in the 600 ppm treatment in the controls, whereas minimal changes were found in the Fe-added treatments. These results indicate that, under Fe-deficient conditions, the growth of diatoms could be negatively affected by the increase in CO2 availability. To further support this finding, we estimated the expression and phylogeny of rbcL (which encodes the large subunit of RuBisCO) mRNA in diatoms by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (PCR) and clone library techniques, respectively. Interestingly, regardless of Fe availability, the transcript abundance of rbcL decreased in the high CO2 treatments (600 and 1000 ppm). The present study suggests that the projected future increase in seawater pCO2 could reduce the RuBisCO transcription of diatoms, resulting
in a decrease in primary productivity and a shift in the food web structure of the Bering Sea.
