Chemical detection of prey bacteria by the marine heterotrophic nanoflagellate Jakoba libera

SummaryHeterotrophic nanoflagellates (HNFs) from 2 to 20 μm in size are ubiquitous protist zooplankton community in aquatic environments. HNF have been considered the principal grazers of bacteria, and play a significant role in the cycling of organic matter. To date there is little information available on the chemically mediated species-specific feeding behaviour of marine HNF. In this study, the chemosensory responses of a versatile marine HNF Jakoba libera strain 5(2) isolated from seawaters of the Pacific Ocean, Kochi-ken, Japan were tested with the prey bacteria Pseudomonas sp., Flavobacterium sp. and Aeromonas sp. by capillary pipet technique at 20 °C in the dark. Chemosensory attraction was highest towards the prey bacteria Pseudomonas sp., followed by Flavobacterium sp. and Aeromonas sp. The chemical characterization of bacterial surface compounds of Pseudomonas sp. indicated that the chemosensory compound(s) were high molecular weight (<25-kDa) with a half-life of 15 min at 40 °C. These variations in the chemosensory responses of Jakoba libera-5(2) towards different prey bacteria are supportive evidence for the hypothesis that HNF may use a chemosensing mechanism to detect prey bacteria in marine environments.

ZusammenfassungHeterotrophe Nanoflagellaten (HNF) in der Größenordnung von 2 bis 20 μm bilden weitverbreitete einzellige Zooplanktongemeinschaften in aquatischen Lebensräumen. HNF werden als die prinzipiellen Weidegänger auf Bakterien angesehen und spielen eine wesentliche Rolle im Kreislauf organischer Stoffe. Bis heute gibt es wenig Informationen über das chemisch vermittelte artspezifische Fraßverhalten mariner HNF. In dieser Untersuchung wurden die chemosensorischen Reaktionen des vielseitigen marinen HNF Jakoba libera Stamms 5(2) auf die Beutebakterien Pseudomonas sp., Flavobacterium sp. und Aeromonas sp. mit der Kapillarpipettentechnik bei 20 °C im Dunkeln getestet. Die chemosensorische Anziehung war am größten bei dem Beutebakterium Pseudomonas sp., gefolgt von Flavobacterium sp. und Aeromonas sp.. Die chemische Analyse der Komponenten der Bakterienoberfläche von Pseudomonas sp. wiesen darauf hin, dass die chemosensorischen Komponenten ein hohes Molekulargewicht (>25 kiloDalton) und eine Halbwertszeit von 15 min bei 40 °C hatten. Diese Variation in den chemosensorischen Reaktionen von Jakoba libera 5(2) auf verschiedene Beutebakterien stützt die Hypothese, dass HNF chemosensorische Mechanismen nutzen, um ihre Beutebakterien in marinen Umwelten zu finden.