logo
Physiology Project
Influence of Light and Temperature On Prochlorococcus Ecotype Distributions In The Atlantic Ocean
Zinser, ER; Johnson, ZI; Coe, A; Karaca, E; Veneziano, D; Chisholm, SW
Limnology and Oceanography. 2007 52(5):2205-2220

Abstract:
In a focused analysis of Prochlorococcus population structure in the western North Atlantic, we found that the relative abundances of ecotypes varied significantly with depth and, at seasonally stratified locations, with degree of vertical mixing. More limited regional variation was observed ( e. g., Sargasso Sea, Gulf Stream, continental slope, and equatorial current), and local patchiness was minimal. Modeling of a combined North and South Atlantic data set revealed significant, independent effects of light and temperature on ecotype abundances, suggesting that they are key ecological determinants that establish the different habitat ranges of the physiologically and genetically distinct ecotypes. This was in sharp contrast with the genus Synechococcus, whose total abundance was related to light but did not vary in a predictable way with temperature. Comparisons of field abundances with growth characteristics of cultured isolates of Prochlorococcus suggested the presence of ecotype-specific thermal and light adaptations that could be responsible for the distinct distribution patterns of the four dominant ecotypes. Significantly, we discovered that one "low-light-adapted" ecotype, eNATL2A, can thrive in deeply mixed surface layers, whereas another, eMIT9313, cannot, even though they have the same growth optimum for ( low) light.

Download: Supplementary Data

Growth rates as a function of light intensity (in mmol Q m-2 s-1):
MED4 MIT9313 MIT9303 NATL2A MIT9215 MIT9211 MIT9312 SS120 MIT9201 MIT9302 MIT9202
155.085 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.71+-0.01
73.206 NA NA 0.28+-0.02 NA NA NA NA NA NA NA NA
211 NA NA NA NA NA 0.46+-0.01 NA NA NA NA 0.85+-0.06
6.972 NA NA NA NA NA NA 0.00+-0.00 NA NA 0.00+-0.00 NA
1.8 NA NA NA NA NA 0.00+-0.00 NA NA NA NA NA
0.7 NA NA NA NA NA NA NA 0.00+-0.00 NA NA NA
457 0.52+-0.03 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
38.2 NA NA NA NA NA 0.41+-0.05 NA NA NA NA NA
62 0.56+-0.04 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
148.736 NA NA 0.00+-0.00 NA NA NA NA NA NA NA NA
110 NA NA NA NA NA NA NA 0.44+-0.04 NA NA NA
127.85 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.73+-0.05
236 0.60+-0.02 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
173 0.62+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
39.4 NA NA NA NA 0.36+-0.01 NA NA NA NA NA NA
313.6 NA NA NA NA 0.65+-0.00 NA NA NA NA NA NA
20.335 NA NA NA 0.52+-0.08 NA NA NA NA NA 0.46+-0.05 NA
27 NA NA NA NA NA 0.42+-0.01 NA NA NA NA NA
48 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.26+-0.01 NA NA
4.2 NA 0.01+-0.00 0.07+-0.00 NA 0.08+-0.01 0.16+-0.03 NA NA NA NA 0.08+-0.02
272.475 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.80+-0.02
491.526 NA NA NA NA NA NA 0.47+-0.08 NA NA NA NA
366.03 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.65+-0.01
40 NA NA NA 0.58+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA
20.7998 NA NA 0.45+-0.05 NA NA NA NA NA NA NA NA
222.0066667 NA NA NA NA 0.77+-0.06 NA NA NA NA NA NA
3 NA NA NA NA NA NA NA 0.22+-0.04 NA NA NA
121.9 NA NA NA NA NA 0.64+-0.02 NA NA NA NA NA
17.5 0.25+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
8 0.00+-0.00 NA NA 0.25+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA
65.7692 NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.66+-0.08 NA
290.5 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.78+-0.05 NA NA
121.1 NA NA NA NA 0.64+-0.04 NA NA NA 0.57+-0.03 NA NA
144 NA NA NA NA NA NA NA 0.00+-0.00 NA NA NA
147.574 NA 0.42+-0.00 NA NA NA NA NA NA NA NA NA
158.025 NA NA NA NA 0.77+-0.04 NA NA NA NA 0.77+-0.01 NA
205.6666667 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.69+-0.03 NA NA
25 NA NA NA 0.54+-0.03 NA NA NA NA NA NA NA
10.8066 NA NA 0.20+-0.01 0.27+-0.02 NA NA NA NA NA NA NA
9.966666667 NA 0.20+-0.01 NA NA 0.15+-0.03 0.27+-0.07 NA NA 0.12+-0.01 0.23+-0.01 0.15+-0.04
52.871 NA NA 0.41+-0.02 NA NA NA NA NA NA NA NA
120 NA NA NA 0.38+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA
4.6 NA NA NA 0.19+-0.03 NA NA NA NA 0.00+-0.00 NA NA
163.842 NA NA NA NA NA NA 0.78+-0.00 NA NA NA NA
129 0.60+-0.07 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
100 NA NA NA 0.46+-0.05 NA NA NA NA NA NA NA
254.3 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.78+-0.05 NA NA
36.022 NA NA 0.53+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA NA
42.8 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.41+-0.02
76.71428571 NA NA NA NA NA NA NA 0.49+-0.04 NA NA NA
15 NA NA NA 0.50+-0.08 NA NA NA 0.40+-0.05 NA NA NA
63.329 NA NA NA NA NA NA 0.73+-0.09 NA NA NA NA
63.5 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.41+-0.02 NA 0.48+-0.03
406.7 NA NA NA NA 0.54+-0.04 NA NA NA NA NA NA
33 0.47+-0.03 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA
25.8 NA NA NA NA 0.23+-0.00 NA NA NA 0.19+-0.00 NA NA
159.18 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.80+-0.03 NA NA
56 NA NA NA NA 0.45+-0.03 NA NA 0.52+-0.05 NA NA NA
464.8 NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.46+-0.03 NA
35 NA NA NA NA NA NA NA 0.59+-0.07 NA NA NA
59.8 NA NA NA 0.54+-0.05 NA 0.59+-0.06 NA NA NA NA NA
80 NA NA NA 0.52+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA
55.3112 NA 0.55+-0.01 NA NA NA NA NA NA NA NA NA
234.724 NA 0.00+-0.00 NA NA NA NA NA NA NA NA NA
402.0333333 NA NA NA NA NA NA NA NA 0.63+-0.05 NA NA
28.52 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.30+-0.08
418.32 NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA 0.68+-0.04
22.7752 NA 0.45+-0.00 NA NA NA NA NA NA NA NA NA
13.944 NA NA NA NA NA NA 0.23+-0.15 NA NA NA NA