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非土著耐热藻类能否恢复漂白的珊瑚群落?

 

来源:卡内基大学                     发布时间:2019年6月19日

 

 

       珊瑚是海洋无脊椎动物,它们形成的五颜六色的珊瑚礁构成了大型外骨骼。但只有珊瑚与生活在珊瑚虫细胞内的各种单细胞藻,如甲藻(dinoflagellates)共生时,这种造礁活动才有可能发生。当海洋温度升高时,哪些因素决定藻类与相应的珊瑚宿主维持共生?惠灵顿维多利亚大学、卡内基大学研究团队从细胞水平研究了这个问题。相关结果在发表在《ISME》杂志上。

       藻类能够进行光合作用,即可以像植物一样将太阳能转化为食物形式的化学能。珊瑚与藻类共生过程中,由藻类合成的许多光合作用衍生营养物能够作为珊瑚宿主的食物,而宿主又为藻类提供必需的无机营养素,包括二氧化碳、铵态氮和磷酸盐。然而,由于气候变化导致的海洋变暖使许多珊瑚失去了为它们提供养分的不耐热土著藻类,这种现象称为漂白。如果漂白的珊瑚没有被新的藻类重新定殖,它就会死亡。

       基于此,研究人员对珊瑚-藻类共生关系的维持机制,及耐热非土著藻类恢复漂白的珊瑚群落的可能性进行研究。

       海葵等其他生物与珊瑚同属刺胞动物门,它们也有藻类,且更容易被研究。研究人员分析了一种名为Exaiptasia pallida的海葵与两种不同的甲藻共生的关系。其中一种为土著藻类,极易受热漂白影响;另外一种是非土著藻类,但更耐热。在这项研究中,科研人员阐明了海葵与土著藻类进行营养交换的功能蛋白,以及为什么海藻在携带非土著耐热藻类时易受到影响。

       研究团队发现,土著藻类定植的海葵中有机氮和脂质代谢相关的蛋白质表达水平升高,代谢所需的营养素可以通过藻类的光合作用合成。此外,这些海葵还合成了一种名为NPC2-d的蛋白质,这种蛋白质被认为是刺胞动物识别藻类并将其为共生伴侣的关键。相反,具有非土著藻类的海葵更多地是表达与压力相关的蛋白质,这可能反映了海葵与非土著藻类间的种间代谢关联未达到最佳的整合状态。

图片:ISME

       这项研究的意义在于确定了影响藻类共生的关键蛋白质,以及这些蛋白质参与维持藻类及其宿主共生关系的细胞机制和生物体新陈代谢的整合方式。

 

 

 

原文链接:Investigating Coral And Algal "Matchmaking" At The Cellular Level

期刊全文:Proteomics quantifies protein expression changes in a model cnidarian colonised by a thermally tolerant but suboptimal symbiont

编译:刘晓琳