Compendium of 530 metagenome-assembled bacterial and archaeal genomes from the polar Arctic Ocean

• Published in: Nature Microbiology
• Main Authors: Royo-Llonch, Marta, Sánchez, Pablo, Ruiz-González, Clara, Salazar, Guillem, Pedrós-Alió, Carlos, Sebastián, Marta, Labadie, Karine, Paoli, Lucas, M. Ibarbalz, Federico, Zinger, Lucie, Churcheward, Benjamin, Chaffron, Samuel, Eveillard, Damien, Karsenti, Eric, Sunagawa, Shinichi, Wincker, Patrick, Karp-Boss, Lee, Bowler, Chris, Acinas, Silvia
• Other Authors: Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), Consejo Superior de Investigaciones Cientificas España = Spanish National Research Council Spain (CSIC), Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar Barcelona (ICM), Department of Biosystems Science and Engineering ETH Zürich (D-BSSE), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology Zürich (ETH Zürich), Centro Nacional de Biotecnología Madrid (CNB-CSIC), Universidad de Granada = University of Granada (UGR), Genoscope - Centre national de séquençage Evry (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institute of Microbiology and Swiss Institute of Bioinformatics, Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Buenos Aires (CONICET), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-NANTES UNIVERSITÉ - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Institut de Recherche pour le Développement (IRD France-Nord )-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-NANTES UNIVERSITÉ - École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, European Molecular Biology Laboratory Heidelberg (EMBL), Génomique métabolique (UMR 8030), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Maine, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), European Project: 862923,AtlantECO
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2021
• Subjects: [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology; [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry; Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN]; [SDV.BBM.MN]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry; Molecular Biology/Molecular Networks [q-bio.MN]; [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM]; [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology; environment/Ecosystems; [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology; environment/Symbiosis; Arctic; Arctic Ocean
• Online Access: https://hal.science/hal-03781908; https://hal.science/hal-03781908/document; https://hal.science/hal-03781908/file/2020.06.19.156794v1.full.pdf; https://doi.org/10.1038/s41564-021-00979-9

International audience The role of the Arctic Ocean ecosystem in climate regulation may depend on the responses of marine microorganisms to environmental change. We applied genome-resolved metagenomics to 41 Arctic seawater samples, collected at various depths in different seasons during the Tara Oceans Polar Circle expedition, to evaluate the ecology, metabolic potential and activity of resident bacteria and archaea. We assembled 530 metagenome-assembled genomes (MAGs) to form the Arctic MAGs catalogue comprising 526 species. A total of 441 MAGs belonged to species that have not previously been reported and 299 genomes showed an exclusively polar distribution. Most Arctic MAGs have large genomes and the potential for fast generation times, both of which may enable adaptation to a copiotrophic lifestyle in nutrient-rich waters. We identified 38 habitat generalists and 111 specialists in the Arctic Ocean. We also found a general prevalence of 14 mixotrophs, while chemolithoautotrophs were mostly present in the mesopelagic layer during spring and autumn. We revealed 62 MAGs classified as key Arctic species, found only in the Arctic Ocean, showing the highest gene expression values and predicted to have habitat-specific traits. The Artic MAGs catalogue will inform our understanding of polar microorganisms that drive global biogeochemical cycles.