Laso-Pérez, RafaelRivas-Santisteban, JuanFernandez-Gonzalez, NuriaMundy, Christopher J.Tamames, JavierPedrós-Alió, Carlos2025-12-192025-12-192025-06Laso-Pérez, R, Rivas-Santisteban, J, Fernandez-Gonzalez, N, Mundy, C J, Tamames, J & Pedrós-Alió, C 2025, 'Nitrogen cycling during an Arctic bloom : from chemolithotrophy to nitrogen assimilation', mBio, vol. 16, no. 6. https://doi.org/10.1128/mbio.00749-252161-2129PubMedCentral: PMC12153308unpaywall: 10.1128/mbio.00749-25https://hdl.handle.net/10641/6835Publisher Copyright: Copyright © 2025 Laso-Pérez et al.En el Ártico, las proliferaciones de fitoplancton son fenómenos recurrentes que se producen durante las estaciones de primavera y verano y están influenciadas por la marcada estacionalidad polar. La dinámica de las proliferaciones se ve afectada por la disponibilidad de nutrientes, especialmente de nitrógeno, que es el principal nutriente limitante en el Ártico. Este estudio tuvo como objetivo investigar los cambios en una comunidad microbiana ártica mediante enfoques ómicos durante una proliferación de fitoplancton, centrándose en el ciclo del nitrógeno. Utilizando muestras metagenómicas y metatranscriptómicas del estrecho de Dease (Canadá) desde marzo hasta julio (2014), reconstruimos 176 genomas ensamblados a partir de metagenomas. Las bacterias dominaron la comunidad microbiana, aunque las arqueas alcanzaron hasta el 25% de la abundancia metagenómica a principios de primavera, cuando las arqueas Nitrososphaeria expresaban activamente genes asociados con la oxidación del amoniaco a nitrito (amt, amo, nirK). El nitrito resultante presumiblemente se oxidó posteriormente a nitrato por una bacteria Nitrospinota que expresaba en gran medida un gen de la nitrito oxidorreductasa (nxr). Desde mayo, el aumento constante de la clorofila a indicó la aparición de una proliferación de fitoplancton, que promovió la proliferación sucesiva de diferentes grupos de bacterias quimioorganotrofas (Bacteroidota, Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria). Estas bacterias mostraron diferentes estrategias para obtener nitrógeno, ya fuera de fuentes orgánicas o inorgánicas, según los patrones de expresión de los genes que codifican transportadores de compuestos nitrogenados. En cambio, durante el verano, los organismos quimiolitotrofos que prosperaban durante el invierno redujeron su abundancia relativa y la expresión de sus genes catabólicos. Con base en nuestro análisis funcional, observamos una transición desde una comunidad en la que la quimiolitotrofia basada en el nitrógeno desempeña un papel relevante hacia una comunidad quimioorganotrofa basada en los carbohidratos liberados durante la proliferación de fitoplancton, en la que diferentes grupos parecen especializarse en distintas fuentes de nitrógeno. [Traducción automática al español; idioma original: inglés.]In the Arctic, phytoplankton blooms are recurring phenomena occurring during the spring-summer seasons and influenced by the strong polar seasonality. Bloom dynamics are affected by nutrient availability, especially nitrogen, which is the main limiting nutrient in the Arctic. This study aimed to investigate the changes in an Arctic microbial community using omics approaches during a phytoplankton bloom focusing on the nitrogen cycle. Using metagenomic and metatranscriptomic samples from the Dease Strait (Canada) from March to July (2014), we reconstructed 176 metagenome-assembled genomes. Bacteria dominated the microbial community, although archaea reached up to 25% of metagenomic abundance in early spring, when Nitrososphaeria archaea actively expressed genes associated with ammonia oxidation to nitrite (amt, amo, nirK). The resulting nitrite was presumably further oxidized to nitrate by a Nitrospinota bacterium that highly expressed a nitrite oxidoreductase gene (nxr). Since May, the constant increase in chlorophyll a indicated the occurrence of a phytoplankton bloom, promoting the successive proliferation of different groups of chemoorganotrophic bacteria (Bacteroidota, Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria). These bacteria showed different strategies to obtain nitrogen, whether it be from organic or inorganic sources, according to the expression patterns of genes encoding transporters for nitrogen compounds. In contrast, during summer, the chemolithotrophic organisms thriving during winter reduced their relative abundance and the expression of their catabolic genes. Based on our functional analysis, we see a transition from a community where nitrogen-based chemolitotrophy plays a relevant role to a chemoorganotrophic community based on the carbohydrates released during the phytoplankton bloom, where different groups seem to specialize in different nitrogen sources.2571785enghttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ammonia oxidationarctic microbiologynitrogen cyclingnitrogen metabolismphytoplankton bloomMicrobiologyVirologySDG 13 - Climate ActionSDG 14 - Life Below WaterJournal ArticleResearch Support, Non-U.S. Gov'tYesyesjournal articleopen access10.1128/mbio.00749-25https://www.scopus.com/pages/publications/105008834534https://www.scopus.com/pages/publications/105008834534#tab=citedBy