ABSTRACT Stony coral tissue loss disease (SCTLD) has been causing significant whole colony mortality on reefs in Florida and the Caribbean. The cause of SCTLD remains unknown, with limited concurrence of SCTLD-associated bacteria among studies. We conducted a meta-analysis of SSU 16S ribosomal RNA gene datasets generated by 16 field and laboratory SCTLD studies to find consistent bacteria associated with SCTLD across disease zones (vulnerable, endemic, and epidemic), coral species, coral compartments (mucus, tissue, and skeleton), and disease states (apparently healthy colony tissue [AH], and unaffected [DU] and lesion [DL] tissue from diseased colonies). We also evaluated bacteria in seawater and sediment, which may be sources of SCTLD transmission. Although AH colonies in endemic and epidemic zones harbor bacteria associated with SCTLD lesions, and aquaria and field samples had distinct microbial compositions, there were still clear differences in the microbial composition among AH, DU, and DL in the combined dataset. Alpha diversity between AH and DL was not different; however, DU showed increased alpha diversity compared to AH, indicating that, prior to lesion formation, corals may undergo a disturbance to the microbiome. This disturbance may be driven by Flavobacteriales, which were especially enriched in DU. While Rhodobacterales and Peptostreptococcales-Tissierellales were prominent in structuring microbial interactions in DL. Peptostreptococcales-Tissierellales specifically may contribute to lesion progression through an alpha-toxin. We provide a consensus of SCTLD-associated bacteria both prior to and during lesion progression and identify how these taxa vary across studies, coral species, coral compartments, seawater, and sediment.

ABSTRACT The efficient transformation of Neisseria meningitidis and Neisseria gonorrhoeae facilitates the rapid construction of bacterial mutants with insertion of antibiotic resistance cassettes. However, this strategy limits the construction of strains with multiple mutations. Recent advances in markerless strategies for Neisseria species have enabled the construction of mutants without antibiotic resistance markers. However, these innovative approaches have potential limitations related to the selection strategy or the possible occurrence of spontaneous mutations in the selection marker genes. In addition, complementation tools or labelling strategies for N. meningitidis are also lacking. In this study, we have introduced new tools for markerless mutation, genetic complementation and labelling in N. meningitidis , thus improving the research possibilities for understanding and tackling these pathogens.

As many as 22 of the 45 coral species on the Florida Reef Tract are currently affected by stony coral tissue loss disease (SCTLD). The ongoing disease outbreak was first observed in 2014 in Southeast Florida near Miami and as of early 2019 has been documented from the northernmost reaches of the reef tract in Martin County down to Key West. We examined the microbiota associated with disease lesions and apparently healthy tissue on diseased colonies of Montastraea cavernosa, Orbicella faveolata, Diploria labyrinthiformis , and Dichocoenia stokesii . Analysis of differentially abundant taxa between disease lesions and apparently healthy tissue identified five unique amplicon sequence variants enriched in the diseased tissue in three of the coral species, namely an unclassified genus of Flavobacteriales and sequences identified as Fusibacter (Clostridiales), Planktotalea (Rhodobacterales), Algicola (Alteromonadales), and Vibrio (Vibrionales). In addition, several groups of likely opportunistic or saprophytic colonizers such as Epsilonbacteraeota, Patescibacteria, Clostridiales, Bacteroidetes, and Rhodobacterales were also enriched in SCTLD disease lesions. This work represents the first microbiological characterization of SCTLD, as an initial step toward identifying the potential pathogen(s) responsible for SCTLD.

Patients suffering from chronic lung diseases are abnormally colonized by many commensal and pathogenic bacterial species among which Staphylococcus aureus is the most commonly identified pathogen (prevalence in the lungs of cystic fibrosis (CF) patients greater than 70%). However, the mechanisms underlying the adaptation of S. aureus to the lung are poorly understood. To get further insights into the molecular mechanisms of S. aureus adaptation to the chronic immunocompromised lung environment, we selected four pairs of sequential S. aureus isolates from 3 patients with CF and a patient with defective IgG antibody production suffering from chronic lung diseases. We used a combination of genomic, proteomic and metabolomic approaches with functional assays for in-depth characterization of S. aureus long-term persistence during chronic lung infection. We demonstrate that chronic infection with S. aureus is related to the accumulation of genetic modifications inducing altered protein expression profiles and notable metabolic changes. These modifications are concordant with both patient-specific adaptation and convergent evolution of S. aureus isolates. We identified several metabolic pathways (e.g., pantothenate and fatty acids) and virulence regulators (encoded by agr and sae loci) that could constitute therapeutic targets. Importantly, we show that long-term S. aureus infection leads to an increased ability to form biofilm and to a prolonged intracellular survival. Importantly, the increased ability to persist intracellularly was confirmed for S. aureus isolates within the own patient epithelial cells. Our results strongly suggest that the intracellular environment might constitute an important niche of persistence and relapse necessitating adapted antibiotic treatments. Moreover, the multi-omics approach described in this study paves the way towards personalized medicine for the chronic infection management.

ABSTRACT Global climate change impacts ocean communities through rising surface temperatures, ocean acidification, and deoxygenation. While the response of the coral holobiont to the first two effects has been relatively well studied, little is known about the response of the coral microbiome to deoxygenation. In this study, we investigated the response of the microbiome to hypoxia in two coral species that differ in their relative tolerance to hypoxia. We conducted in situ oxygen manipulations on a coral reef in Bahía Almirante, Panama, which has previously experienced episodes of low dissolved oxygen concentrations. Naïve coral colonies (previously unexposed to hypoxia) of massive starlet coral ( Siderastrea siderea ) and Lamarck’s sheet coral ( Agaricia lamarcki ) were transplanted to a reef and either enclosed in chambers that created hypoxic conditions or left at ambient oxygen levels. We collected samples of surface mucus and tissue after 48 hours of exposure and characterized the microbiome by sequencing 16S rRNA genes. We found that the microbiomes of the two coral species were distinct from one another and remained so after exhibiting similar shifts in microbiome composition in response to hypoxia. There was an increase in both abundance and number of taxa of anaerobic microbes after exposure to hypoxia. Some of these taxa may play beneficial roles in the coral holobiont by detoxifying the surrounding environment during hypoxic stress. This work describes the first characterization of the coral microbiome under hypoxia and is an initial step toward identifying potential beneficial bacteria for corals facing this environmental stressor. Importance Marine hypoxia is a threat for corals but has remained understudied in tropical regions where coral reefs are abundant. Deoxygenation on coral reefs will worsen with ongoing climate change, acidification, and eutrophication. We do not yet understand the response of the coral microbiome to hypoxia, and whether this reaction may have a beneficial or harmful role in the coral holobiont. To understand how the coral microbial community structure responds during hypoxic stress, we experimentally lowered the oxygen levels around corals in the field to observe changes in the composition of the coral microbiome. We documented the increase of anaerobic and pathogenic bacteria in the microbiomes of the massive starlet coral ( Siderastrea siderea ) and Lamarck’s sheet coral ( Agaricia lamarcki ) in 48 hours. This work provides fundamental knowledge of the microbial response in the coral holobiont during hypoxia and may provide insight to holobiont function during stress.