Cultivable bacterial diversity along the altitudinal zonation and vegetation range of
tropical Eastern Himalayan
Nathaniel A. Lyngwi, Khedarani Koijam, D. Sharma & S. R. Joshi
ABSTRACT
The Northeastern part of India sprawls over an area of 262 379km2 in the Eastern Himalayan range. This constitutes a biodiversity hotspot with high levels of biodiversity and endemism; unfortunately, is also a poorly known area, especially on its microbial diversity. In this study, we assessed cultivable soil bacterial diversity and distribution from lowlands to highlands (34 to 3 990m.a.s.l.). Soil physico-chemical parameters and forest types across the different altitudes were characterized and correlated with bacterial distribution and diversity. Microbes from the soil samples were grown in Nutrient, Muller Hinton and Luria-Bertani agar plates and were initially characterized using biochemical methods. Parameters like dehydrogenase and urease activities, temperature, moisture content, pH, carbon content, bulk density of the sampled soil were measured for each site. Representative isolates were also subjected to 16S rDNA sequence analysis. A total of 155 cultivable bacterial isolates were characterized which were analyzed for richness, evenness and diversity indices. The tropical and sub-tropical forests supported higher bacterial diversity compared to temperate pine, temperate conifer, and sub-alpine rhododendron forests. The 16S rRNA phylogenetic analysis revealed that Firmicutes was the most common group followed by Proteobacteria and Bacteroidetes. Species belonging to the genera Bacillus and Pseudomonas were the most abundant. Bacterial CFU showed positive but insignificant correlation with soil parameters like pH (r=0.208), soil temperature (r=0.303), ambient temperature (r=0.443), soil carbon content (r=0.525), soil bulk density (r=0.268), soil urease (r=0.549) and soil dehydrogenase (r=0.492). Altitude (r=- 0.561) and soil moisture content (r=-0.051) showed negative correlation. Altitudinal gradient along with the vegetation and soil physico-chemical parameters were found to influence bacterial diversity and distribution. This study points out that this is a biome with a vast reservoir of bacteria which decrease with increasing altitudes, and highlights the microbiological importance of the poorly studied Eastern Himalayan range, justifying efforts to explore the prevalence of novel species in the biome.
RESUMEN
La parte noreste de la India se extiende sobre una superficie de 262 379km2 en la cordillera oriental del Himalaya. Es un punto de acceso con altos niveles de biodiversidad y endemismo; desafortunadamente, también es una zona poco conocida, sobre todo su diversidad microbiana. En este estudio se evaluó la diversidad de bacterias cultivables del suelo, su diversidad y distribución de las tierras bajas a las altas (34 a 3 990m.s.n.m). Se caracterizaron los parámetros físico-químicos del suelo y tipos de bosques a lo largo del gradiente altitudinal y se correlacionaron con la distribución y diversidad bacteriana. Los microbios del suelo se cultivaron en placas de agar enriquecido Muller Hinton y Luria-Bertani, e inicialmente se caracterizaron mediante métodos bioquímicos. Parámetros tales como actividad de la deshidrogenasa y ureasa, temperatura, contenido de humedad y de carbono, pH y densidad aparente del suelo se midieron en cada sitio. Aislamientos representativos también se sometieron al análisis secuencial de 16S rADN. Un total de 155 aislamientos bacterianos cultivables se caracterizaron para estimar los índices de riqueza, equidad y diversidad. Los bosques tropicales y subtropicales albergan una mayor diversidad bacteriana en comparación con los bosques templados de pino y coníferas, y los bosques subalpinos de rododendro. El análisis filogenético de 16S rARN reveló que Firmicutes fue el grupo más común, seguido de Proteobacteria y Bacteroidetes. Especies pertenecientes a los géneros Bacillus y Pseudomonas fueron las más abundantes. Las UFC bacterianas mostraron una positiva pero insignificante correlación con los parámetros del suelo, tales como pH (r=0.208), temperatura (r=0.303), temperatura ambiente (r=0.443), contenido de carbón (r=0.525), densidad aparente (r=0.268), ureasa (r=0.549) y deshidrogenasa (r=0.492). La altitud (r=-0.561) y el contenido de humedad del suelo (r=-0.051) mostraron una correlación negativa. Se encontró que el gradiente altitudinal, junto con la vegetación y los parámetros físico-químicos influyeron en la diversidad bacteriana y la distribución. Este estudio señala que este es un bioma con un vasto reservorio de bacterias que disminuyen con la altitud y pone en relieve la importancia microbiológica de la pobremente estudiada zona del este del Himalaya, lo que justifica los esfuerzos para explorar la prevalencia de nuevas especies en el bioma.