ABSTRACT Aureococcus anophagefferens represents one component of a model host-virus system (with the “giant virus” Kratosvirus quantuckense ). Studies to define its ribocell (uninfected cells) and virocell (virus-infected cells) forms are needed, as both are abundant during algal blooms. A linkage between light-derived energy, virus particle production and virocell formation has been noted. We explored how the time of day (morning, afternoon, late day) of virus-host contact shaped virocell ontogeny. In parallel, we explored the need for light derived energy in this mixotrophic plankter by inhibiting photosystem II (PSII). Using flow cytometry and photochemical assessments, we examined the physiology of infected cells and controls, and estimated virus particle production by virocells. We observed distinct differences between ribocell and virocell response to treatments, including reductions in virus particle production during reduced light ( i.e., duration) and PSII inhibition. Collectively this work demonstrates the importance of light in shaping the fate of infected cells and provides insight into the factors that constrain in situ blooms. Most significantly, we show that time of day when a virus and host come into contact influences viral particle production, and therefore bloom dynamics; a factor that needs to be considered in future bloom modeling work.

Abstract The rediscovery of diatom blooms embedded within and beneath Lake Erie ice cover (2007-2012) ignited an intense interest in psychrophilic adaptations and winter limnology. Subsequent studies determined ice plays a vital role in winter diatom ecophysiology, as diatoms partition to the underside of ice thereby fixing their location within the photic zone. Yet, climate change has led to widespread ice decline across the Great Lakes, with Lake Erie presenting a nearly ice-free state in several recent winters. It has been hypothesized the resultant turbid, isothermal water column will induce light limitation amongst winter diatoms, serving as a detrimental competitive disadvantage. Here, we conducted a physiochemical and metatranscriptomic survey of the winter Lake Erie water column (2019-2020) that spanned spatial, temporal, and climatic gradients to investigate this hypothesis. We determined ice-free conditions decreased diatom bloom magnitude and altered diatom community composition. Diatoms increased the expression of various photosynthetic genes and iron transporters, suggesting they are attempting to increase their quantity of photosystems and light-harvesting components (a well-defined indicator of light limitation). Notably, we identified two gene families which serve to increase diatom fitness in the turbid ice-free water column: proton-pumping rhodopsins (a second means of light-driven energy acquisition) and fasciclins (a means to “raft” together to increase buoyancy and co-locate to the surface to optimize light acquisition). With large-scale climatic changes already underway, our observations provide insight into how diatoms respond to the dynamic ice conditions of today and shed light on how they will fare in a climatically altered tomorrow.

Viruses of eukaryotic algae have become an important research focus due to their role(s) in nutrient cycling and top-down control of algal blooms. Omics-based studies have identified a boon of genomic and transcriptional potential among the Nucleocytoviricota , a phylum of large dsDNA viruses which have been shown to infect algal and non-algal eukaryotes. However, little is still understood regarding the infection cycle of these viruses, particularly in how they take over a metabolically active host and convert it into a virocell state. Of particular interest are the roles light and the diel cycle in virocell development. Yet despite such a large proportion of Nucleocytoviricota infecting phototrophs, little work has been done to tie infection dynamics to the presence, and absence, of light. Here, we examine the role of the diel cycle on the physiological and transcriptional state of the pelagophyte Aureococcus anophagefferens while undergoing infection by Kratosvirus quantuckense strain AaV. Our observations demonstrate how infection by the virus interrupts the diel growth and division of this cell strain, and that infection further complicates the system by enhancing export of cell biomass.