Summary Autotrophic ammonia oxidation occurs in acid soils, even though laboratory cultures of isolated ammonia oxidizing bacteria fail to grow below neutral pH. To investigate whether archaea possessing ammonia monooxygenase genes were responsible for autotrophic nitrification in acid soils, the community structure and phylogeny of ammonia oxidizing bacteria and archaea were determined across a soil pH gradient (4.9–7.5) by amplifying 16S rRNA and amoA genes followed by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and sequence analysis. The structure of both communities changed with soil pH, with distinct populations in acid and neutral soils. Phylogenetic reconstructions of crenarchaeal 16S rRNA and amo A genes confirmed selection of distinct lineages within the pH gradient and high similarity in phylogenies indicated a high level of congruence between 16S rRNA and amoA genes. The abundance of archaeal and bacterial amoA gene copies and mRNA transcripts contrasted across the pH gradient. Archaeal amoA gene and transcript abundance decreased with increasing soil pH, while bacterial amoA gene abundance was generally lower and transcripts increased with increasing pH. Short‐term activity was investigated by DGGE analysis of gene transcripts in microcosms containing acidic or neutral soil or mixed soil with pH readjusted to that of native soils. Although mixed soil microcosms contained identical archaeal ammonia oxidizer communities, those adapted to acidic or neutral pH ranges showed greater relative activity at their native soil pH. Findings indicate that different bacterial and archaeal ammonia oxidizer phylotypes are selected in soils of different pH and that these differences in community structure and abundances are reflected in different contributions to ammonia oxidizer activity. They also suggest that both groups of ammonia oxidizers have distinct physiological characteristics and ecological niches, with consequences for nitrification in acid soils.

Summary Mesophilic crenarchaeota are frequently found in terrestrial and marine habitats worldwide, but despite their considerable abundance the physiology of these as yet uncultivated archaea has remained unknown. From a 1.2 Gb large‐insert environmental fosmid library of a calcareous grassland soil, a 43 kb genomic fragment was isolated with a ribosomal RNA that shows its affiliation to group 1.1b of crenarchaeota repeatedly found in soils. The insert encoded a homologue of a copper‐containing nitrite reductase with an unusual C‐terminus that encoded a potential amicyanin‐like electron transfer domain as well as two proteins related to subunits of ammonia monooxygenases or particulate methane monooxygenases (AmoAB/PmoAB) respectively. Expression of nirK and the amo A‐like gene was shown by reverse transcription polymerase chain reaction (PCR) analyses in soil samples, the latter being found at higher levels when the soil was incubated with ammonia (measured by quantitative PCR). Further variants of both genes were amplified from soil samples and were found in the environmental database from the Sargasso Sea plankton. Taken together, our findings suggest that mesophilic terrestrial and marine crenarchaeota might be capable of ammonia oxidation under aerobic and potentially also under anaerobic conditions.

Summary Crucial steps in geochemical cycles are in many cases performed by more than one group of microorganisms, but the significance of this functional redundancy with respect to ecosystem functioning is poorly understood. Ammonia‐oxidizing archaea (AOA) and their bacterial counterparts (AOB) are a perfect system to address this question: although performing the same transformation step, they belong to well‐separated phylogenetic groups. Using pig manure amended with different concentrations of sulfadiazine (SDZ), an antibiotic that is frequently used in veterinary medicine, it was possible to affect AOB and AOA to different degrees. Addition of manure stimulated growth of AOB in both soils and, interestingly, also growth of AOA was considerably stimulated in one of the soils. The antibiotic treatments decreased the manure effect notably on AOB, whereas AOA were affected to a lower extent. Model calculations concerning the respective proportions of AOA and AOB in ammonia oxidation indicate a substantial contribution of AOA in one of the soils that further increased under the influence of SDZ, hence indicating functional redundancy between AOA and AOB.

Abstract Introgression of farmed salmon escapees into wild stocks is a major threat to the genetic integrity of wild populations. Using germ cell-free fish in aquaculture may mitigate this problem. Our study investigated whether it is possible to produce germ cell-free salmon in F0 by using CRISPR-Cas9 to knock out dnd , a factor required for germ cell survival in vertebrates. To avoid studying mosaic animals, sgRNA targeting alb was simultaneously used as a visual tracer since the phenotype of alb KO is complete loss of pigmentation. Induced mutations for the tracer ( alb ) and the target ( dnd ) genes were highly correlated and produced germ cell-less fish lacking pigmentation, underlining the suitability of alb KO to serve as tracer for targeted double allelic mutations in F0 animals in species with prohibitively long generation times. This is also the first report describing dnd knockout in any fish species. Analyzing gene expression and histology of dnd KO fish revealed that sex differentiation of the somatic compartment does not depend on the presence of germ cells. However, the organization of the ovarian somatic compartment seems compromised in mutant fish.

Abstract Background The ability to regenerate lost or damaged body parts is an ancient animal characteristic with a wide yet variable distribution across all phyla. Sponges, likely the sister group to all other animals, have remarkable regenerative abilities including whole body regeneration and re-development from dissociated cells. The calcareous sponge Sycon ciliatum has been subject to various regeneration studies since the beginning of the last century. However, the early steps of wound healing of S. ciliatum have not been addressed from the molecular perspective. Results In this study, we combined electron microscopy with gene expression analysis to investigate wound healing after transverse sectioning of S. ciliatum . Microscopic analysis revealed massive transdifferentiation and collective migration behaviour of choanocytes and pinacocytes early upon injury (6-12h) as the main mechanisms for quick closure of the wound surface. RNA-sequencing identified upregulation of components of the conserved metazoan Wnt and TGFβ signalling pathways within 3h, preceding morphologically detectable wound healing events. De novo upregulation after a decline in expression coincides with morphologically visible polarity establishment. Moreover, by integrating the new wound healing data set with previously published data derived from intact sponge, we demonstrate similarity between gene activity during early wound healing and osculum maintenance. Whole mount in situ hybridisation of the TGFβ signalling pathway ligand SciTGFβU and signal transducer SciSmadRa show that the early activation of both is initially encompassing a large area surrounding the cut surface with gradual restriction to the edge of the forming regenerative membrane as wound healing progresses. While SciTGFβU transcripts are localised to exo- and endopinacocytes, SciSmadRa expression appears across all cell types. Using an EdU cell proliferation assay, we found that a global increase in cell proliferation is not visible before 12h into wound healing. Hence, the initial stages to cover the injury site including cell transdifferentiation and migration seem to be executed by cells remaining after injury. Gene expression clustering coupled with GO term enrichment analysis confirmed that expression of genes involved in processes related to cell proliferation, DNA repair as well as apoptotic processes at 3 and 6h of wound healing was not upregulated. On the other hand, genes associated with positive regulation of transcription, signal transduction, actin filament and chromatin organisation, as well as the Wnt signalling pathway are upregulated at early wound healing stages. Conclusion We have analysed wound healing in the calcareous sponge Sycon ciliatum using microscopic and genomic methods. This study highlights a remarkable mechanism of interplay between cell transdifferentiation and collective migration we hypothesise to be regulated by conserved metazoan developmental pathways and numerous taxonomically restricted genes. Expression of these genes in regenerating and intact sponges sheds light on the long-standing question whether embryonic developmental pathways are redeployed in regeneration.