灣區(qū)時(shí)訊 近日, 中國科學(xué)院南海海洋研究所助理研究員鞏三強(qiáng)與其合作者,，成功揭示了冷水珊瑚共生微生物多樣性及其功能之謎,。相關(guān)研究成果發(fā)表在美國微生物學(xué)會(huì)的《Microbiology Spectrum》/《微生物光譜》期刊上。鞏三強(qiáng)為第一作者,，南海海洋所研究員趙美霞和廣西南海珊瑚礁研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授余克服為共同通訊作者,。

珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)被譽(yù)為“海洋中的熱帶雨林”，由于其生物多樣性高,，為地球系統(tǒng)及人類提供了重大的生態(tài)服務(wù)和應(yīng)用價(jià)值,。在長期的進(jìn)化過程中，珊瑚和其共生微生物共同形成了珊瑚微生態(tài)系統(tǒng),，該系統(tǒng)的成員包括珊瑚宿主,、共生蟲黃藻、細(xì)菌等,。

圖1.珊瑚樣本(A1-A3, 淺水來源的常見熱帶珊瑚, 對(duì)照樣本,；B1-B3, 冷水珊瑚樣本)

圖2. 不同類型珊瑚中檢測到的豐度較高的2個(gè)潛在的細(xì)菌新門(紅色圈)

圖3.重構(gòu)的蟲黃藻關(guān)鍵代謝途徑(三角形表示冷水珊瑚相關(guān)基因)

圖4. 重構(gòu)的細(xì)菌關(guān)鍵代謝途徑(三角形表示冷水珊瑚相關(guān)基因)

圖5. 冷水珊瑚共生微生物及其功能模式圖(與淺水來源熱帶珊瑚相比較, 左熱帶珊瑚, 右冷水珊瑚). 冷水珊瑚中蟲黃藻密度低而細(xì)菌相對(duì)豐度高; 冷水珊瑚中細(xì)菌具有較強(qiáng)的無機(jī)氮/硫同化, 短鏈脂肪酸合成及非光合二氧化碳固定能力。

冷水珊瑚通常生活在光照弱,、水溫低的海洋深水區(qū),，因此對(duì)于他們的研究，長期以來受到潛水設(shè)備和成本的限制。但隨著我國“深海勇士”號(hào)等深?？瓶计鞯耐度胧褂?，原本神秘的冷水珊瑚群落及其微生物多樣性和功能的研究得以實(shí)施。

研究團(tuán)隊(duì)利用“深海勇士”號(hào)載人潛水器, 在我國南海北部260-370米不同站位采集了3種不同類型的冷水珊瑚樣本,。通過高通量基因測序及組織切片觀察等技術(shù), 首次在冷水珊瑚中確證了具有細(xì)胞活性的蟲黃藻類群(Cladocopium 和Durusdinium)的存在,并在基因轉(zhuǎn)錄水平重構(gòu)了完整的冷水珊瑚蟲黃藻的關(guān)鍵代謝途徑, 包括光合碳固定等,。同時(shí),研究還初步界定了幾個(gè)豐度較高的細(xì)菌新類群, 包括新命名的珊瑚三(Coralsanbacteria)菌門和珊瑚強(qiáng)(Coralqiangbacteria)菌門。研究認(rèn)為Coralsanbacteria可能是光合細(xì)菌藍(lán)藻的祖先類群, 并在基因轉(zhuǎn)錄水平重構(gòu)了完整的冷水珊瑚細(xì)菌的關(guān)鍵代謝途徑,。

本項(xiàng)研究拓展了我們對(duì)共生蟲黃藻分布范圍的認(rèn)識(shí), 發(fā)現(xiàn)了珊瑚中細(xì)菌通過非光合固碳途徑提供有機(jī)碳給冷水珊瑚,，幫助其適應(yīng)弱光低溫的環(huán)境，同時(shí)揭示了冷水珊瑚微生態(tài)系統(tǒng)可能是海洋中微生物多樣性比較高的熱點(diǎn)區(qū)域,。這一發(fā)現(xiàn)為深入研究冷水珊瑚共生體的共生機(jī)制和環(huán)境適應(yīng)機(jī)理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。

該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省自然科學(xué)基金,、廣西南海珊瑚礁研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金,、中央公益性研究基金等項(xiàng)目的資助。

相關(guān)論文信息: Sanqiang, G., jiayuan, L., Xuejie, J., Lijia, Xu., Meixia, Z., Kefu, Y. (2023). Unfolding the secrets of microbiome (Symbiodiniaceae and bacteria) in cold-water coral. Microbiology Spectrum. doi/10.1128/spectrum.01315-23.

文章鏈接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.01315-23

通訊員/李淑 王沐眾 徐曉璐

編輯/劉秀