Biosurveillance des écosystèmes fondée sur la métagénomique (projet ÉcoBiomique)

Période de financement : 2016-2022
Ministères et organismes participants : Agriculture et Agroalimentaire Canada, Agence canadienne d'inspection des aliments, Environnement et Changement climatique Canada, Pêches et Océans Canada, Conseil national de recherches du Canada, Ressources naturelles Canada, Agence de la santé publique du Canada
Responsable : Donald Baird, ECCC et James Macklin, AAC
Investissement global de l'IRDG : 12 828 864 $

Sans biodiversité, l'eau et le sol ne pourraient soutenir les multiples écosystèmes et activités économiques que l'on trouve au Canada. La génomique est la seule science à disposer des outils voulus pour caractériser cette biodiversité très complexe. Le projet ÉcoBiomique produit des outils de génomique évolués pour évaluer la biodiversité des écosystèmes et la qualité de l'eau dans les lacs et les rivières.

Le project ÉcoBiomique (Transcription)

Ces outils serviront aussi à déterminer la vitalité du sol essentielle à la productivité des systèmes agricoles et forestiers au pays ainsi qu'à étudier les mesures de restauration du sol dans les secteurs pétrolier et minier. Ainsi, on aura une meilleure compréhension de l'eau et du sol en tant que systèmes vivants. Des chercheurs de 7 ministères et organismes fédéraux participent au projet.

Faits saillants

  • 6 ans de collaboration
  • 30 scientifiques et leurs équipes
  • 7 ministères et organismes fédéraux

Principales réalisations

  • Outils de génomique avancés pour évaluer la biodiversité des écosystèmes d'eau douce et la qualité de l'eau dans les lacs et les rivières
  • Une perspective sur la santé des sols dans les systèmes agricoles et forestiers du Canada
  • Options d'assainissement des sols pour les secteurs pétrolier et minier

Retombées

  • Portrait exhaustif de l'eau et du sol en tant que systèmes vivants indispensables aux services écosystémiques et aux activités économiques
  • Décisions en matière de gestion de l'environnement et de développement des ressources éclairées par la surveillance de la qualité du sol et des eaux douces

Publications
  • Agomoh IV, Drury CF, Yang X, Phillips LA, Reynolds WD. 2021. Crop rotation enhances soybean yields and soil health indicators. Soil Sci Soc Am J. 85(4): 1185–1195. https://doi.org/10.1002/saj2.20241(en anglais seulement)
  • Bergsveinson J, Lawrence JR, Schebel A, Wasserscheid J, Roy J, Conly M, Sanschagrin S, Korber DR, Tremblay J, Greer C, Droppo I. 2021. Impact of sample collection on prokaryotic and eukaryotic diversity of niche environments of the oil-sand mining impacted Athabasca River. Can. J. Microbiol.https://doi.org/10.1139/cjm-2021-0058(en anglais seulement)
  • Bergsveinson J, Perry BJ, Simpson GL, Yost CKY, Schutzman RJ, Hall BD, Cameron ADS. 2019. Spatial analysis of a hydrocarbonwaste-remediatinglandfarm demonstrates influence of management practices on bacterial and fungal community structure. Microbial Biotechnology. 12:1199–1209.https://doi.org/10.1111/1751-7915.13397(en anglais seulement)
  • Bergsveinson J, Roy J, Maynard C, Sanschagrin S, Freeman C, Swerhone G, Dynes J, Tremblay J, Greer C, Korber D, Lawrence JR. 2020. Metatranscriptomic insights into the response of river biofilm communities to ionic and nano-zinc oxide exposures. Frontiers in Microbiology. 11:267.https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00267(en anglais seulement)
  • Bush A, Compson ZG, Monk WA, Porter TM, Steeves R, Emilson E, Gagné N, Hajibabaei M, Roy M, Baird DJ. 2020. Studying ecosystems with DNA metabarcoding: Lessons from biomonitoring of aquatic invertebrates. Frontiers i Ecology and Evolution, 7: 434.https://doi.org/10.3389/fevo.2019.00434(en anglais seulement)
  • Bush A, Monk WA, Compson ZG, Peters DL, Porter TM, Shokralla S, Wright MTG, Hajibabaei M, Baird DJ. 2020. DNA metabarcoding reveals metacommunity dynamics in a threatened boreal wetland wilderness. Proceedings of the National Academy of Sciences. 117: 8539-8545.https://doi.org/10.1073/pnas.1918741117(en anglais seulement)
  • Chen W, Radford D, Hambleton S. 2021. Towards improved detection and identification of rust fungal pathogens in environmental samples using a metabarcoding approach. Phytopathology 2021, 112(3):535-548. https://doi.org/10.1094/PHYTO-01-21-0020-R(en anglais seulement)
  • Compson ZG, Monk WA, Hayden B, Bush A, O'Malley Z, Hajibabaei M, Porter TM, Wright MTG, Baker CJO, Al Manir MS, Curry RA, Baird DJ. 2020. Network-based biomonitoring: exploring freshwater food webs with stable isotopes analysis and DNA metabarcoding. Frontiers in Ecology and Evolution. 7: 395.https://doi.org/10.3389/fevo.2019.00395(en anglais seulement)
  • Correa-García S, Rheault K, Tremblay K, Séguin A, Yergeau E. 2021. Soil characteristics constrain the response of microbial communities and associated hydrocarbon degradation genes during phytoremediation. Applied and Environmental Microbiology.https://aem.asm.org/content/87/2/e02170-20(en anglais seulement)
  • Drury CF, Reynolds WD, Yang XM, McLaughlin NB, Calder WC, Phillips LA. 2021. Diverse Rotations Impact Microbial Processes, Seasonality and Overall N2O Emissions from Soils. Revised manuscript under review Soil Science Society of America Journal S-2021-02-0048-CA.R1. https://doi.org/10.1002/saj2.20298(en anglais seulement)
  • Edge TA, Baird DJ, Bilodeau G, Gagné N, Greer C, Konkin D, Newton G, Séguin A, Beaudette L, Bilkhu S, Bush A, Chen W, Comte J, Condie J, Crevecoeur S, El-Kayssi N, Emilson EJS, Fancy D-L, Kandalaft I, Khan IUH, King I, Kreutzweiser D, Lapen D, Lawrence J, Lowe C, Lung O, Martineau C, Meier M, Ogden N, Paré D, Phillips L, Porter TM, Sachs J, Staley Z, Steeves R, Venier L, Veres T, Watson C, Watson S, Macklin J. 2020. The Ecobiomics project: Advancing metagenomics assessment of soil health and freshwater quality in Canada, Science of The Total Environment. 710:135906. ISSN 0048-9697.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135906(en anglais seulement)
  • Hajibabaei M, Porter TM, Robinson CV, Baird DJ, Shokralla S, Wright MTG. 2019. Watered-down biodiversity? A comparison of metabarcoding results from DNA extracted from matched water and bulk Tissue biomonitoring samples. PLoS One, 14: e0225409.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0225409(en anglais seulement)
  • Hitchcock A, Krüger P, Bittencourt C, Swerhone G, Lawrence JR. 2019. Spatially Resolved Soft X-ray Spectroscopy in Scanning X-ray Microscopes. Microscopy and Microanalysis. 25. 254-255.https://doi.org/10.1017/S1431927619002009(en anglais seulement)
  • Hussain SI, Phillips LA, Hu Y, Frey SK, Geuder DS, Edwards M, Lapen DR, Ptacek CJ, Blowes DW. 2021. Differences in phosphorus biogeochemistry and mediating microorganisms in the matrix and macropores of an agricultural clay loam soil, Soil Biol Biochem. 161:108365. http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108365(en anglais seulement)
  • Joseph R, Diochon A, Morris D, et al. 2022. Limited effect of wood ash application on soil quality as indicated by a multisite assessment of soil organic matter attributes. Glob Change Biol Bioenergy 14:5, 500-521. https://doi.org/10.1111/gcbb.12928(en anglais seulement)
  • Laigle I, Moretti M, Rousseau L, Gravel D, Venier L, Handa IT, Messier C, Morris D, Hazlett PM Fleming R, Webster K, Shipley B, Aubin I. In Press. Direct and Indirect Effects of Forest Anthropogenic Disturbance on Above and Below Ground Communities and Litter Decomposition. Ecosystems.https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10021-021-00613-z(en anglais seulement)
  • Lawrence JR, Paule A, Swerhone G, Roy J, Grigoryan A, Dynes J, Chekabab SM, Korber DR. 2019. Microscale and molecular analyses of river biofilm communities treated with microgram levels of cerium oxide nanoparticles indicate limited but significant effects. Environmental Pollution. 256:113515.https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113515(en anglais seulement)
  • Lawrence, JR, Waiser M, Swerhone G, Roy J, Paule A, Korber D. 2019. N,N,‐diethyl‐m‐toluamide (DEET) exposure at environmentally relevant concentration influences river microbial community development. Environ Toxicol Chem. 38(11):2414-2425.https://doi.org/10.1002/etc.4550(en anglais seulement)
  • Makiola A, Compson ZG, Baird DJ, et al. 2020. Key questions fornext-generationbiomonitoring. Frontiers in the Environment. 7:197.https://doi.org/10.3389/fenvs.2019.00197(en anglais seulement)
  • Mechai S, Bilodeau GJ, Lung O, Roy M, Steeves R, Gagne N, Baird D, Lapen DR, Ludwig A, NH Ogden. 2021. Mosquito identification from bulk samples using DNA metabarcoding: a protocol to support mosquito-borne disease surveillance in Canada. Journal of Medical Entomology. 58(4):1686-1700.https://doi.org/10.1093/jme/tjab046(en anglais seulement)
  • Mekontchou CG, Houle D, Bergeron Y, Roy M, Gardes M, Séguin A,  Drobyshev I. 2022. Contrasting structure of root mycorrhizal communities of black spruce and trembling aspen in different layers of the soil profile in the boreal mixedwoods of eastern Canada. Plant and Soil. https://doi.org/10.1007/s11104-022-05410-8(en anglais seulement)
  • Meier MJ, Dodge AE, Dias Samarajeewa A, Beaudette LA. 2020. Soil exposed to silver nanoparticles reveals significant changes in community structure and altered microbial transcriptional profiles. Environmental Pollution 258:113816.https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113816(en anglais seulement)
  • Payette G, Geoffroy V, Martineau C, Villemur R. 2019. Dynamics of a methanol-fed marine denitrifying biofilm: 1-Impact of environmental changes on the denitrification and the co-occurrence of Methylophaga nitratireducenticrescens and Hyphomicrobium nitrativorans. PeerJ 7:e7497.https://doi.org/10.7717/peerj.7497(en anglais seulement)
  • Pérez-Carrascal OM, Terrat Y, Giani A, Fortin N, Greer CW, Tromas N, Shapiro J. 2019. Coherence of Microcystis species revealed through population genomics. ISME Journal, 13:2887–2900.https://doi.org/10.1038/s41396-019-0481-1(en anglais seulement)
  • Pérez-Guzmán L, Phillips LA, Acosta-Martínez V. 2021.Comparing EL-FAMEmicrobial markers and p-nitrophenol enzyme activities with taxonomic and functional gene qPCR for soil health assessments. Soil Sci Soc Am J. 85(3):636-653.https://doi.org/10.1002/saj2.20211(en anglais seulement)
  • Pérez-Guzmán L, Phillips LA, Seuradge BJ, Agomoh I, Drury CF,Acosta-MartínezV. 2021. An evaluation of biological soil health indicators in four long-term continuous agroecosystems in Canada. Agrosystems, Geosciences & Environment. 4(2):e20164.https://doi.org/10.1002/agg2.20164(en anglais seulement)
  • Porter TM, Hajibabaei M. 2021. Profile hidden Markov model sequence analysis can help remove putative pseudogenes from DNA barcoding and metabarcoding datasets. BMC bioinformatics, 22(1):1-20. https://doi.org/10.1186/s12859-021-04180-xhttps://doi.org/10.1186/s12859-021-04180-x(en anglais seulement)
  • Porter TM, Morris DM, Basiliko N, Hajibabaei M, Doucet D, Bowman S, Emilson EJS, Emilson CE, Chartrand D, Wainio-Keizer K, Séguin A, Venier L. 2019. Variations in terrestrial arthropod DNA metabarcoding methods recover robust beta diversity but variable richness and site indicators. Sci Rep 9:18218.https://doi.org/10.1038/s41598-019-54532-0(en anglais seulement)
  • Rheault K, Lachance D, Morency M-J, Thiffault É, Guittonny M, Isabel N, Martineau C, Séguin A. 2020. Plant genotype influences physicochemical properties of substrate as well as bacterial and fungal assemblages in the rhizosphere of balsam poplar. Frontiers in Microbiology.https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.575625(en anglais seulement)
  • Samad A, Pelletier G, Séguin A, Degenhardt D, Muench DG, Martineau M. 2022. Understanding willow transcriptional response in the context of tailings reclamation of oil sands exploitation. Frontiers in Plant Science. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.857535(en anglais seulement)
  • Savard MM, Martineau C, Laganière J, Bégin C, Marion J, Smirnoff A, Stefani F, Bergeron J, Rheault K, Paré D, Séguin A. 2021. Nitrogen isotopes in the soil-to-tree continuum – Tree-rings express the soil biogeochemistry of boreal forests exposed to moderate airborne emissions. Science of the Total Environment. 780:146581.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146581(en anglais seulement)
  • Smenderovac E, Emilson C, Porter T, et al. 2022. Forest soil biotic communities show few responses to wood ash applications at multiple sites across Canada. Sci Rep 12:4171. https://doi.org/10.1038/s41598-022-07670-x(en anglais seulement)
  • Tremblay, J, Yergeau E. 2019. Systematic processing of ribosomal RNA gene amplicon sequencing data. GigaScience 8(12) giz146.https://doi.org/10.1093/gigascience/giz146(en anglais seulement)
  • Venier LA, Walton R, Brandt JP. 2021. Scientific considerations and challenges for addressing cumulative effects in forest landscapes in Canada. Environmental Reviews.https://doi.org/10.1139/er-2019-0072(en anglais seulement)
  • Villemur R, Payette G, Geoffroy V, Mauffrey F, Martineau C. 2019. Dynamics of a methanol-fed marine denitrifying biofilm: 2-Impact of environmental changes on the microbial community. PeerJ 7:e7467.https://doi.org/10.7717/peerj.7467(en anglais seulement)

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