Summary Pseudomonas putida is a metabolically versatile saprophytic soil bacterium that has been certified as a biosafety host for the cloning of foreign genes. The bacterium also has considerable potential for biotechnological applications. Sequence analysis of the 6.18 Mb genome of strain KT2440 reveals diverse transport and metabolic systems. Although there is a high level of genome conservation with the pathogenic Pseudomonad Pseudomonas aeruginosa (85% of the predicted coding regions are shared), key virulence factors including exotoxin A and type III secretion systems are absent. Analysis of the genome gives insight into the non‐pathogenic nature of P. putida and points to potential new applications in agriculture, biocatalysis, bioremediation and bioplastic production.

The 1,995,275-bp genome of Coxiella burnetii , Nine Mile phase I RSA493, a highly virulent zoonotic pathogen and category B bioterrorism agent, was sequenced by the random shotgun method. This bacterium is an obligate intracellular acidophile that is highly adapted for life within the eukaryotic phagolysosome. Genome analysis revealed many genes with potential roles in adhesion, invasion, intracellular trafficking, host-cell modulation, and detoxification. A previously uncharacterized 13-member family of ankyrin repeat-containing proteins is implicated in the pathogenesis of this organism. Although the lifestyle and parasitic strategies of C. burnetii resemble that of Rickettsiae and Chlamydiae , their genome architectures differ considerably in terms of presence of mobile elements, extent of genome reduction, metabolic capabilities, and transporter profiles. The presence of 83 pseudogenes displays an ongoing process of gene degradation. Unlike other obligate intracellular bacteria, 32 insertion sequences are found dispersed in the chromosome, indicating some plasticity in the C. burnetii genome. These analyses suggest that the obligate intracellular lifestyle of C. burnetii may be a relatively recent innovation.

The 2,160,267 bp genome sequence of Streptococcus agalactiae , the leading cause of bacterial sepsis, pneumonia, and meningitis in neonates in the U.S. and Europe, is predicted to encode 2,175 genes. Genome comparisons among S. agalactiae , Streptococcus pneumoniae , Streptococcus pyogenes , and the other completely sequenced genomes identified genes specific to the streptococci and to S. agalactiae . These in silico analyses, combined with comparative genome hybridization experiments between the sequenced serotype V strain 2603 V/R and 19 S. agalactiae strains from several serotypes using whole-genome microarrays, revealed the genetic heterogeneity among S. agalactiae strains, even of the same serotype, and provided insights into the evolution of virulence mechanisms.

Summary Syndiniales are a parasitic order within the eukaryotic lineage Dinophyceae ( Alveolata ). Here, we analysed the taxonomy of this group using 43655 18S rRNA gene sequences obtained either from environmental data sets or cultures, including 6874 environmental sequences from this study derived from Atlantic and Mediterranean waters. A total of 5571 out of the 43655 sequences analysed fell within the Dinophyceae . Both bayesian and maximum likelihood phylogenies placed Syndiniales in five main groups (I–V), as a monophyletic lineage at the base of ‘core’ dinoflagellates (all Dinophyceae except Syndiniales ), although the latter placement was not bootstrap supported. Thus, the two uncultured novel marine alveolate groups I and II, which have been highlighted previously, are confirmed to belong to the Syndiniales . These groups were the most diverse and highly represented in environmental studies. Within each, 8 and 44 clades were identified respectively. Co‐evolutionary trends between parasitic Syndiniales and their putative hosts were not clear, suggesting they may be relatively ‘general’ parasitoids. Based on the overall distribution patterns of the Syndiniales ‐affiliated sequences, we propose that Syndiniales are exclusively marine. Interestingly, sequences belonging to groups II, III and V were largely retrieved from the photic zone, while Group I dominated samples from anoxic and suboxic ecosystems. Nevertheless, both groups I and II contained specific clades preferentially, or exclusively, retrieved from these latter ecosystems. Given the broad distribution of Syndiniales , our work indicates that parasitism may be a major force in ocean food webs, a force that is neglected in current conceptualizations of the marine carbon cycle.

Prochlorococcus marinus , the dominant photosynthetic organism in the ocean, is found in two main ecological forms: high-light-adapted genotypes in the upper part of the water column and low-light-adapted genotypes at the bottom of the illuminated layer. P. marinus SS120, the complete genome sequence reported here, is an extremely low-light-adapted form. The genome of P. marinus SS120 is composed of a single circular chromosome of 1,751,080 bp with an average G+C content of 36.4%. It contains 1,884 predicted protein-coding genes with an average size of 825 bp, a single rRNA operon, and 40 tRNA genes. Together with the 1.66-Mbp genome of P. marinus MED4, the genome of P. marinus SS120 is one of the two smallest genomes of a photosynthetic organism known to date. It lacks many genes that are involved in photosynthesis, DNA repair, solute uptake, intermediary metabolism, motility, phototaxis, and other functions that are conserved among other cyanobacteria. Systems of signal transduction and environmental stress response show a particularly drastic reduction in the number of components, even taking into account the small size of the SS120 genome. In contrast, housekeeping genes, which encode enzymes of amino acid, nucleotide, cofactor, and cell wall biosynthesis, are all present. Because of its remarkable compactness, the genome of P. marinus SS120 might approximate the minimal gene complement of a photosynthetic organism.

Summary Marine cyanobacteria of the genera Prochlorococcus and Synechococcus are important contributors to global primary production occupying a key position at the base of marine food webs. The genetically diverse nature of each genus is likely an important reason for their successful colonization of vast tracts of the world's oceans, a feature that has led to detailed analysis of the distribution of these genetic lineages at the local and ocean basin scale. Here, we extend these analyses to the global dimension, using new data from cruises in the Pacific, Indian and Arctic Oceans in combination with data from previous studies in the Atlantic Ocean, Arabian Sea, Red Sea and a circumnavigation of the southern hemisphere to form a data set which comprises most of the world's major ocean systems. We show that the distribution patterns of Prochlorococcus and Synechococcus lineages are remarkably similar in different ocean systems with comparable environmental conditions, but producing a strikingly different ‘signature’ in the four major ocean domains or biomes (the Polar Domain, Coastal Boundary Domain, Trade Winds Domain and Westerly Winds Domain). This clearly reiterates the idea of spatial partitioning of individual cyanobacterial lineages, but at the global scale.

Methanotrophs are ubiquitous bacteria that can use the greenhouse gas methane as a sole carbon and energy source for growth, thus playing major roles in global carbon cycles, and in particular, substantially reducing emissions of biologically generated methane to the atmosphere. Despite their importance, and in contrast to organisms that play roles in other major parts of the carbon cycle such as photosynthesis, no genome-level studies have been published on the biology of methanotrophs. We report the first complete genome sequence to our knowledge from an obligate methanotroph, Methylococcus capsulatus (Bath), obtained by the shotgun sequencing approach. Analysis revealed a 3.3-Mb genome highly specialized for a methanotrophic lifestyle, including redundant pathways predicted to be involved in methanotrophy and duplicated genes for essential enzymes such as the methane monooxygenases. We used phylogenomic analysis, gene order information, and comparative analysis with the partially sequenced methylotroph Methylobacterium extorquens to detect genes of unknown function likely to be involved in methanotrophy and methylotrophy. Genome analysis suggests the ability of M. capsulatus to scavenge copper (including a previously unreported nonribosomal peptide synthetase) and to use copper in regulation of methanotrophy, but the exact regulatory mechanisms remain unclear. One of the most surprising outcomes of the project is evidence suggesting the existence of previously unsuspected metabolic flexibility in M. capsulatus, including an ability to grow on sugars, oxidize chemolithotrophic hydrogen and sulfur, and live under reduced oxygen tension, all of which have implications for methanotroph ecology. The availability of the complete genome of M. capsulatus (Bath) deepens our understanding of methanotroph biology and its relationship to global carbon cycles. We have gained evidence for greater metabolic flexibility than was previously known, and for genetic components that may have biotechnological potential.

ABSTRACT How oligotrophic marine cyanobacteria position themselves in the water column is currently unknown. The current paradigm is that these organisms avoid sinking due to their reduced size and passive drift within currents. Here, we show that one in four picocyanobacteria encode a type IV pilus which allows these organisms to increase drag and remain suspended at optimal positions in the water column, as well as evade predation by grazers. The evolution of this sophisticated floatation mechanism in these purely planktonic streamlined microorganisms has profound implications for our current understanding of microbial distribution in the oceans, predator-prey interactions and, ultimately, will influence future models of carbon flux dynamics in the oceans.

Abstract Marine Synechococcus comprise a numerically and ecologically prominent phytoplankton group, playing a major role in both carbon cycling and trophic networks in all oceanic regions except in the polar oceans. Despite their high abundance in coastal areas, our knowledge of Synechococcus communities in these environments is based on only a few local studies. Here, we use the global metagenome dataset of the Ocean Sampling Day (June 21 st 2014) to get a snapshot of the taxonomic composition of coastal Synechococcus communities worldwide, by recruitment on a reference database of 141 picocyanobacterial genomes, representative of the whole Prochlorococcus, Synechococcus and Cyanobium diversity. This allowed us to unravel drastic community shifts over small to medium scale gradients of environmental factors, in particular along European coasts. The combined analysis of the phylogeography of natural populations and the thermophysiological characterization of eight strains, representative of the four major Synechococcus lineages (clades I to IV), also brought novel insights about the differential niche partitioning of clades I and IV, which most often co-dominate the Synechococcus community in cold and temperate coastal areas. Altogether, this study tackles the main differences between open-ocean and coastal communities worldwide.

Abstract Megaphages – bacteriophages harbouring extremely large genomes – have recently been found to be ubiquitous, being described from a variety of microbiomes ranging from the animal gut to soil and freshwater systems. However, no complete marine megaphage has been identified to date. Here, using both short and long read sequencing, we assembled >900 high-quality draft viral genomes from water in the English Channel. One of these genomes included a novel megaphage, Mar_Mega_1 at >650 Kb, making it one of the largest phage genomes assembled to date. Utilising phylogenetic and network approaches, we found this phage represents a new family of bacteriophages. Genomic analysis showed Mar_Mega_1 shares relatively few homologues with its closest relatives, but, as with other mega-phages Mar_Mega_1 contained a variety of auxiliary metabolic genes responsible for carbon metabolism and nucleotide biosynthesis, including isocitrate dehydrogenase [NADP] and nicotinamide-nucleotide amidohydrolase [PncC] which have not previously been identified in megaphages. The results of this study indicate that phages containing extremely large genomes can be found in abundance in the marine environment and augment host metabolism by mechanisms not previously described.