Sulfate reducing bacteria as secondary and necessary pathogens in black band disease of corals / Bacterias reductoras de sulfato como patógenos secundarios y necesarios en la enfermedad de la banda negra de coral

Black band disease (BBD) is a complex, polymicrobial disease that consists of cyanobacteria, sulfide-oxidizing and sulfate-reducing bacteria (SRB), and heterotrophic bacteria. The cyanobacterium Roseofilum reptotaenium has been implicated as the primary pathogen of BBD, but other consortium members may be secondary pathogens that are necessary to the development of the disease. It is known that populations of the sulfate-reducing bacterium Desulfovibrio are present in BBD and that these populations generate sulfide within the band as a byproduct of dissimilatory sulfate reduction. It is also known that exposure of healthy corals to sulfide leads to cell lysis and coral tissue death. Previous work showed that when freshly collected BBD, which easily infects healthy corals, is exposed to sodium molybdate, a specific inhibitor of sulfate reduction, infection does not occur. In this study we examined the effect of sodium molybdate on infection of corals by a unialgal culture of R. reptotaenium. Coral fragments of Montastraea cavernosa and Siderastrea siderea were transferred into two experimental aquaria, one a control with only artificial seawater (ASW) and the second containing ASW and 2mM sodium molybdate. Small mats of cultured R. reptotaenium were inoculated onto the surface of experimental coral fragments. Both M. cavernosa (n = 6) and S. siderea (n=4) became infected and developed BBD-like infections in the control tank, while there were temporary attachments to, but no successful infection of M. cavernosa (n=3) or S. siderea (n=2) in the experimental tank containing sodium molybdate. The results of this study reveal that a secondary pathogen is essential to the infection process and development of BBD in scleractinian corals. Specifically, SRB such as Desulfovibrio are required for the development of BBD on the coral host. This is the first step in understanding the roles of secondary pathogens in a complex, polymicrobial coral disease.

La enfermedad de la Banda Negra (BBD) es una enfermedad polimicrobiana compleja, que consiste en las cianobacterias, sulfuro oxidante y bacterias reductoras de sulfato (SRB) y bacterias heterotróficas. La cianobacteria Roseofilum reptotaenium se considera como el principal patógeno de BBD, pero otros miembros del consorcio pueden ser patógenos secundarios que son necesarios para el desarrollo de la enfermedad. Se conoce que las poblaciones de la bacteria reductora de sulfato Desulfovibrio están presentes en BBD y que estas poblaciones generan sulfuro dentro de la banda como un subproducto de la reducción del sulfato. También se conoce que la exposición de los corales sanos a sulfuro conduce a la lisis celular y la muerte del tejido de coral. Trabajos previos muestran que cuando recién colectado el tejido con BBD, que infecta fácilmente corales sanos, se expone al molibdato de sodio, un inhibidor específico de la reducción del sulfato, la infección no se produce. En este estudio analizamos el efecto del molibdato de sodio sobre la infección de los corales en un cultivo unialgal de R. reptotaenium. Fragmentos de coral de Montastraea cavernosa y Siderastrea siderea se transfirieron a dos acuarios experimentales, uno control con solo agua de mar artificial (ASW) y el segundo que contenía ASW y molibdato de sodio 2mM. Pequeñas esteras de cultivo R. reptotaenium se inocularon en la superficie de fragmentos experimentales de coral. Tanto M. cavernosa (n=6) y S. siderea (n=4) se infectaron y desarrollaron infecciones BBD- como en el tanque de control, mientras que había adjuntos temporales, sin infección exitosa en M. cavernosa (n=3) o S. siderea (n=2) en el tanque experimental con molibdato de sodio. Los resultados de este estudio revelan que un patógeno secundario es esencial para el proceso de infección y el desarrollo de BBD en corales escleractíneos. Específicamente, SRB como Desulfovibrio son necesarios para el desarrollo de BBD en el coral hospedero. Este es el primer paso en la comprensión de las funciones de los patógenos secundarios en una enfermedad polimicrobiana compleja de coral.

Arnfried Antonius, coral diseases, and the AMLC / Arnfried Antonius, las enfermedades de los corales y la AMLC

The study of coral diseases, coral pathogens, and the effects of diseases on tropical and subtropical coral reefs are all current, high-profile research areas. This interest has grown steadily since the first report of a coral disease in 1973. The author of this report was Arnfried Antonius and the publication was an abstract in the proceedings of a scientific meeting of the Association of Marine Laboratories of the Caribbean, or AMLC (then known as the Association of Island Marine Laboratories of the Caribbean). Since Antonius’ pioneering communication he continued working on coral diseases on reefs throughout the world, often documenting the first observation of a novel pathology in a novel location. Each of the coral diseases Antonius first described, in particular black band disease, is the subject of current and ongoing investigations addressing pathogens, etiology, and their effects on coral reefs. Many of the points and observations he made in his early papers are highly relevant to research today. This paper reviews aspects of Antonius’ early work, highlighting contributions he made that include the first in situ experimental studies aimed at discerning coral epizootiology and the first quantitative assessments of the role of environmental factors in coral disease. Antonius’ early findings are discussed in terms of relevant current controversies in this research area.

El estudio de las enfermedades de los corales, los patogenos de los corales y los efectos de estas enfermedades sobre los arrecifes tropicales y subtropicales son actualmente areas importantes de investigacion. El interés en este tema ha crecido continuamente desde el primer informe sobre una enfermedad de coral que se publico en 1973. El autor de este informe fue Arnfried Antonius y la publicacion fue un resumen en el Libro de Programa y Resumenes de la Decima Reunion de la Asociacion de Laboratorios Marinos Islenos del Caribe (conocida ahora como la Asociacion de Laboratorios Marinos del Caribe). Desde esta comunicacion pionera, Antonius siguio trabajando sobre las enfermedades de los corales en arrecifes alrededor del mundo, a menudo documentando la primera observacion de una nueva enfermedad en un nuevo lugar. Cada enfermedad de coral descrita por primera vez por Antonius es actualmente el objeto de investigaciones actuales en lo que se refiere a patogenos, ecologia de las enfermedades y los efectos sobre los arrecifes de coral. Muchas de las observaciones en sus trabajos tempranos siguen siendo relevantes en la investigacion actual. Este trabajo examinara ciertos aspectos de los estudios tempranos de Antonius sobre las enfermedades de los corales, poniendo de relieve sus contribuciones novedosas que incluyen los primeros experimentos in situ que tenian como objetivo el estudio de la etiologia de las enfermedades de los corales y los primeros analisis cuantitativos de la incidencia de las enfermedades de corales y de los patrones de distribución en funcion de los factores ambientales. Las contribuciones iniciales de Antonius se discuten en terminos de las controversias actuales sobre el tema.

The white band disease type II pathogen in Puerto Rico / El patógeno de la enfermedad de la banda blanca tipo II en Puerto Rico

The white band disease type I (WBD-I) epizootic event of the early 1980’s resulted in significant changes in the structure and composition of coral communities throughout the wider Caribbean. The disease decimated populations of acroporid corals throughout their geographic distribution and it is still affecting the surviving and recovering populations of these corals in a number of localities in the wider Caribbean. The putative pathogen for this syndrome (WBD-I) was never identified. A second pattern of white band was described later as white band type II (WBD-II). A potential pathogen named Vibrio charchariae was identified but Koch’s postulates were never fulfilled. In this work, we present results of a preliminary approach to confirm the identity of the pathogen of WBD-II. During the fall months of 2004, samples of Acropora cervicornis with signs of WBD-II were collected from a small population in Mario reef, an isolated patch reef off La Parguera, southwest coast of Puerto Rico. Bacteria extracted from these samples were isolated in TCBS agar, grown in Glycerol Seawater agar, and then used to inoculate separated, healthy-looking colonies of the same population in the same reef. Isolation, culture, and inoculations of bacteria were conducted under controlled conditions within hours of collection, and no microorganisms that were not already in the reef community were introduced with these experiments. Some of the newly inoculated colonies developed the disease signs within 24 hr. These were subsequently sampled and bacterial re-isolated to be identified, thus complying with the first steps to fulfill Koch ’s postulates for this disease. Rates of advance of the disease signs varied between 0.5 and 2 cm/day. Preliminary analyses indicated that the potential cause of WBD-II is a Vibrio species very close to Vibrio harveyi, a synonymy of V. charchariae. All inoculated coral colonies that developed the signs of WBD-II, behaved as the naturally infected colonies, and all of them showed no signs of the disease after two months of the inoculation when water temperatures dropped due to winter in the area. Rev. Biol. Trop. 54 (Suppl. 3): 59-67. Epub 2007 Jan. 15.

El evento epizoótico de la enfermedad de banda blanca tipo I (WBD-I) al principio del decenio de 1980 causó cambios significativos en la composición de las comunidades coralinas a todo lo largo del Gran Caribe. La enfermedad eliminó altas proporciones de las poblaciones de acropóridos y aún hoy continua afectando la recuperación de sus poblaciones en muchas localidades. El agente causante de esta enfermedad (WBD-I) nunca fue identificado. Un conjunto de características diferentes de esta enfermedad fue descrito en 1998, como banda blanca tipo II (WBD-II), y la bacteria Vibrio charchariae fue identificada como la posible causante. Sin embargo, los postulados de Koch nunca se cumplieron. En este trabajo presentamos los resultados de estudios preliminares para identificar el agente causante de WBD-II en el Caribe. Durante los meses de otoño del 2003 y 2004, recolectamos muestras de Acropora cervicornis con signos de WBD-II en Mario, un arrecife de parche aislado en La Parguera, costa sur occidental de Puerto Rico. Las bacterias extraídas de estas muestras fueron aisladas en agar TCBS, criadas en agar Glicerol Agua de mar y luego utilizadas para infectar colonias separadas sin signos de enfermedad en la misma población y localidad. El aislamiento, cultivo e inoculación de bacterias se hizo en condiciones controladas, y no introdujimos ningún microorganismo que no hubiera estado previamente en el arrecife. Algunas de las colonias inoculadas desarrollaron signos de la enfermedad en 24 hr. Tomamos muestras de estas colonias y las bacterias fueron nuevamente aisladas para ser identificadas y así completar los postulados de Koch. Las tasas de avance de los signos de la enfermedad variaron entre 0.5 y 2 cm/día. Preliminarmente confirmamos que la causa de WBD-II es una especie de Vibrio muy cercana a Vibrio harveyi, sinónimo de V. charchariae. Todas las colonias coralinas inoculadas que desarrollaron signos de WBD-II se comportaron como las colonias infectadas naturalmente y ninguna de ellas presentó signos de la enfermedad al cabo de dos meses, cuando las temperaturas del agua descendieron con el invierno.

The recent decline of Montastraea annularis (complex) coral populations in western Curaçao: a cause for concern? / La reciente disminución de las poblaciones de coral Montastraea annularis (complejo) en el oeste de Curazao: ¿un motivo de preocupación?

Shallow leeward reefs off the western end of Curaçao are dominated by extensive populations of M. annularis (complex). These species are larger in size (mean= 66 cm diameter) than all other species, with few small colonies (<30 cm) and notable absence of recruits. In 1998, colonies of M. annularis (complex) accounted for more then 45% of all species >10 cm observed within transects, and most exhibited low levels of partial mortality (mean= 22.5%). These species were less abundant (38% of all colonies) in 2005. Partial mortality among live colonies of M. annularis and M. faveolata increased by 85% (mean = 42% partial mortality) and numerous dead colonies of M. faveolata and M. annularis were observed; M. franksi colonies were generally in excellent condition (14% partial tissue mortality). A high prevalence of coral diseases (3-30%) was documented among M. annularis and M. faveolata, while all other species were less frequently affected. Yellow band disease (YBD) emerged shortly after the 1995 bleaching event, and rapidly spread throughout all depths, with the highest prevalence between 1997-1999. YBD caused slow rates of mortality (=1 cm/month), but multiple focal lesions appeared on individual colonies, and these progressively radiated outward as they killed the colonies. By 2005, 44% of the tagged corals were dead; the remainder exhibited active YBD infections (21%) or were in remission (31.6%) but were missing on average >90% of their tissue. Although the incidence of YBD has declined since 2000, white plague (WP) prevalence was unusually high (4-12%) in 2001 and 2005, with affected colonies exhibiting recent mortality of up to 70%. Dead Montastraea spp. surfaces are being colonized by other corals, including poritids, agaricids, and other faviids, while recruits of M. annularis (complex) are absent. If diseases and other biotic stressors persist on these reefs, M. annularis and M. faveolata populations may undergo a decline similar to that observed in the 1980s among Caribbean acroporids. Rev. Biol. Trop. 54 (Suppl. 3): 45- 58. Epub 2007 Jan. 15.

Los arrecifes someros a sotavento del oeste de Curaçao están dominados por extensas poblaciones de Montastraea annularis (complejo). Estas especies son mayores en tamaño (promedio= 66 cm de diámetro) que las otras especies, con algunas colonias pequeñas (<30 cm) y una notable ausencia de reclutas. En 1998, las colonias de Montastraea annularis (complejo), representaban más del 45% de todas las especies de >10 cm observadas en transectos y la mayoría exhibió bajos niveles de mortalidad parcial (prom= 22.5%). En el 2005, fueron menos abundantes (38% de las colonias). La mortalidad parcial en colonias vivas de M. annularis y M. faveolata se incrementó en un 85% (promedio= 42% de mortalidad parcial) y se observaron numerosas colonias de M. annularis y M. faveolata muertas; las colonias de M. franski generalmente se encontraron en excelentes condiciones (14% de mortalidad parcial). Se documentó una alta prevalencia de enfermedades de coral (3-30%) en M. annularis y M. faveolata, mientras que las otras especies se vieron afectadas con menor frecuencia. La enfermedad de banda amarilla (BA) emergió poco después del blanqueamiento de 1995 y se dispersó rápidamente en todas las profundidades, alcanzando su mayor prevalencia entre 1997-1999. La BA causó mortalidades lentas (= 1cm/mes), con aparición de múltiples lesiones focales en colonias individuales; estas lesiones fueron creciendo progresivamente al tiempo que mataban las colonias. Para el año 2005, el 44% de los corales que se etiquetaron habían muerto; los restantes exhibían infecciones activas de BA (21%), o estaban en remisión (31.6%) pero habían perdido un promedio de >90% de su tejido. Aunque la incidencia de BA disminuyó a partir del 2000, la prevalencia de la plaga blanca (PB) fue inusualmente alta (4-12%) en el 2001 y 2005, provocando mortalidades recientes de hasta un 70% en las colonias afectadas. Las superficies muertas de Montastraea spp. han sido colonizadas por otros corales, incluyendo porítidos, agarícidos y otros fávidos, mientras que continúa la ausencia de reclutas de M. annularis (complejo). Si las enfermedades y otros estresores bióticos persisten en estos arrecifes, las poblaciones de M. annularis y M. faveolata podrían decaer de forma similar a como lo hicieron los acropóridos del Caribe durante la década de 1980.