Substrate and electron donor limitation induce phenotypic heterogeneity in different metabolic activities in a green sulphur bacterium

  • Populations of genetically identical cells can display marked variation in phenotypic traits; such variation is termed phenotypic heterogeneity. Here, we investigate the effect of substrate and electron donor limitation on phenotypic heterogeneity in N2 and CO2 fixation in the green sulphur bacterium Chlorobium phaeobacteroides. We grew populations in chemostats and batch cultures and used stable isotope labelling combined with nanometer‐scale secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS) to quantify phenotypic heterogeneity. Experiments in H2S (i.e. electron donor) limited chemostats show that varying levels of NH4+ limitation induce heterogeneity in N2 fixation. Comparison of phenotypic heterogeneity between chemostats and batch (unlimited for H2S) populations indicates that electron donor limitation drives heterogeneity in N2 and CO2 fixation. Our results demonstrate that phenotypic heterogeneity in a certain metabolic activity can be driven by different modes of limitation and thatPopulations of genetically identical cells can display marked variation in phenotypic traits; such variation is termed phenotypic heterogeneity. Here, we investigate the effect of substrate and electron donor limitation on phenotypic heterogeneity in N2 and CO2 fixation in the green sulphur bacterium Chlorobium phaeobacteroides. We grew populations in chemostats and batch cultures and used stable isotope labelling combined with nanometer‐scale secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS) to quantify phenotypic heterogeneity. Experiments in H2S (i.e. electron donor) limited chemostats show that varying levels of NH4+ limitation induce heterogeneity in N2 fixation. Comparison of phenotypic heterogeneity between chemostats and batch (unlimited for H2S) populations indicates that electron donor limitation drives heterogeneity in N2 and CO2 fixation. Our results demonstrate that phenotypic heterogeneity in a certain metabolic activity can be driven by different modes of limitation and that heterogeneity can emerge in different metabolic processes upon the same mode of limitation. In conclusion, our data suggest that limitation is a general driver of phenotypic heterogeneity in microbial populations.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Frank SchreiberORCiD, M. Zimmermann, S. Escrig, G. Lavik, M.M.M. Kuypers, A. Meibom, M. Ackermann
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Environmental Microbiology Reports
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen
Herausgeber (Institution):Society for Applied Microbiology
Verlag:John Wiley & Sons Ltd
Jahrgang/Band:10
Ausgabe/Heft:2
Erste Seite:179
Letzte Seite:183
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:NanoSIMS; Phenotypic heterogeneity
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Umwelt
Umwelt / Umwelt-Material-Interaktionen
DOI:10.1111/1758-2229.12616
URL:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/1758-2229.12616
ISSN:1758-2229
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:04.04.2018
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:12.04.2018
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