Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

200

Knowledge on the composition of the bacterioplankton is still in its infancy

due to the lack of distinct morphological characteristics of bacterioplankton and

the limitations to culture them (1). It is now well recognized that only a small

fraction (usually well below 5 % of the bacterial community) can be brought in

culture. Thus other methods are required to obtain information on the commu-

nity composition of bacterioplankton. Molecular techniques provide the resolu-

tion required to obtain insights into the dynamics of bacterial consortia (2, 3).

Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) has been used in

this study to unravel the dynamics of the community composition in the water

column of 4 selected stations in the eastern Mediterranean Sea (3). Distinction

has been made between the composition of the free-living versus particle-

attached bacterial community in order to address the following questions: 1) are

there any distinct compositional differences between the free-living and

attached bacterial community? 2) Does the composition of community change

with depth and if so, 3) does the number of species decline in a similar way as

does the abundance of bacteria? If there is a distinct shift in the bacterioplank-

ton community with depth what is then the potential substrate for these bacte-

ria?

Raw seawater (RSW) was collected at 4 stations in the eastern Mediterranean

Sea (24-26°E, 36-40°N) during a cruise on R/V Aegaeo in March 1998. Sever-

al depth layers were sampled with 10 liter-Niskin bottles attached to a Sea-Bird

CTD profiler. Fifty ml subsamples of RSW were fixedwith 0.2 µm-filtered

formaldehyde(2 % v/v final concentration) and stored at 4°C for later bacterial

enumeration. For molecular characterization of the bacterial communities, 3-5

liter of RSW was filtered through Whatman GF/C filter to collect ‘particle-

attached’bacteria. These filters were stored in sterile tubes (Greiner). The frac-

tion of the bacterial community passing the Whatman GF/C filters was

considered as the ‘free-living’bacteria. These free-living bacteria were collect-

ed onto 0.2 µm Sterivex cartridges (Millipore). All filters for molecular charac-

terization of the attached and the free-living bacteria were stored at –80°C.

Nucleic acid extraction, purification and cDNA synthesis and subsequent PCR

andT-RFLP analyses have been performed as described elsewhere (4).

Generally, attached and free-living operational taxonomic units (OTUs) dif-

fered considerably throughout the water column, with only 

˜

 35 % for the South

Aegean and 

˜

 24 % for the North Aegean of all OTUs in both free-living and

attached OTUs. Fig. 1 shows the distribution pattern of the (OTUs) of free-liv-

ing bacteria. Three distribution categories (i.e. ubiquitously occurring, station

specific and specific for either the South or the North Aegean Sea) comprised 

˜

50 % of the total number of OTUs of the free-living bacteria found in the dif-

ferent depth layers (Fig. 1). In contrast to the attached bacteria (Fig. 2), no

increasing contribution of these three distribution categories towards greater

depth was detectable when compared to the total number of OTUs. The number

and the percentage of station specific OTUs was significantly lower in the free-

living than in the attached bacteria (Wilcoxon, P=0.028, n=6) while no general

trend was detectable in the number and percentage of OTUs specific for either

the South or the North Aegean Sea. A higher number and percentage of unique

OTUs was found in the free-living bacteria and a more complex deep water

community than in attached bacteria. The distinct deep watercommunity pre-

sent, particularly in the free-living mode, might indicate that these bacteria are

specifically adapted to the specific nutrient regime present there. The composi-

tion of the free-living deep water bacterial community appears to be as complex

as the surface water bacterial community.

Acknowledgments.We thank the captain and crew of the RVAegaeo for their

help during sampling and especially Stella Psarra, Vassilis Zervakis, Vivi Pitta and

Tassos Tselepidis. We further thank Harry Witte for speeding up T-RFLP analysis

withhome-mademacros. Financial support was provided by a grant from the

European Union to GJH (MAST-MTP II, MATER, No.MAS3-CT96-0051).

References

1 - Giovannoni S.J., Britschgi T.B., Moyer C.L. and Field K.G., 1990.Genetic

diversity in Sargasso Sea bacterioplankton. Nature, 345: 60-63.

2 - Acinas S.G., Anton J. and Rodriguez-Valera F., 1999. Diversity of free-living

and attached bacteria in offshore western Mediterranean waters as depicted by

analysis of genes encoding 16S rRNA. Appl. Environ. Microbiol., 65: 514-522.

3 - Moeseneder, M.M., Arrieta J.M., Muyzer G. Winter C. and Herndl. G.J., 1999.

Optimization of terminal-restriction fragment length polymorphism analysis for

complex marine bacterioplankton communities and comparison with denaturing

gradient gel electrophoresis. Appl. Environ. Microbiol., 65: 3518-3525.

4 - Moeseneder, M.M., Winter C. and HerndlG.J., 2001. Horizontal and ve 

r 

t 

i 

c 

a 

l

c 

o 

m 

p 

l 

exity of attached and free-living Bacteria of the eastern Mediterranean Sea

determined by 16S rDNA and 16S rRNA fingerprints. L 

i 

m 

n 

o 

l.O 

c 

e 

a 

n 

og 

r., 46: 95-107

BACTERIAL COMMUNITY COMPOSITION OF FREE-LIVING V 

E 

R 

S 

U 

SAT 

TACHED BAC 

T 

E 

R 

I 

O 

-

P 

L 

A 

N 

K 

TON IN THE WATER COLUMN OF THE EASTERN MEDITERRANEAN SEA: EVIDENCE OF MAJOR

DIFFERENCES IN SUBSTRATE UTILIZATION BETWEEN SURFACE AND DEEP WATER BAC 

T 

E 

R 

I 

A

M.M. Moeseneder, G.J. Herndl*

Dept. of Biological Oceanography, Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ), Den Burg, The Netherlands - herndl@nioz.nl

Abstract

The bacterioplankton species composition of the water column of 2 stations in the Southern and Northern Aegean Sea, respectively, was

determined by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Generally, the number of operational taxonomic units

(OTUs) remained remarkably constant throughout the water column down to 1000 m depth for both the free-living and the attached

bacterial community. Only a small fraction of the OTUs detected in the free-living community was also present in the attached bacterial

community. Distinct surface bound as well as specific deep water OTUs were present in both the free-living and the particle-attached

bacteria.

Keywords: Bacteria, community composition, Mediterranean Sea, molecular analysis

Fig. 1. Analysis of the spatial distribution of OTUs for free-living bacte-

ria using 16S rDNAand T-RFLPat 2 stations (upper and lower panel) in

the southern and northern Aegean Sea. 

The number of OTUs obtained from the 16S rDNAis grouped in 6 different

categories of occurrence: OTUs found at every station at every depth (ubiq-

uitously occurring); OTUs found only at a single station but throughout the

water column (station specific); OTUs found at either in the South or North

Aegean Sea but throughout the water column (Specific for South or North

Aegean Sea); surface specific OTUs found only at one station; deep water

Fig. 2. Analysis of the spatial distribution of OTUs for attached bacteria

using 16S rDNAand T-RFLPat 2 stations (upper and lower panel) in the

southern and northern Aegean Sea. Grouping into categories of occurrence