《成像技术在细胞和分子水平揭示珊瑚和藻类的共生关系》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2022-03-16
  • 无脊椎动物和微藻之间的光共生关系在水生环境中非常普遍。这些共生关系中最有名的是造礁珊瑚和甲藻类共生,这是珊瑚礁生态系统进化成功的关键。藻类宿主在珊瑚礁体内,所有的代谢交换必须发生跨越共生体膜。加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所(UC San Diego’s Scripps Institution of Oceanography)的研究人员发现了这组共生关系中的一个新的分子过程,一种蛋白质专门控制了氮气和二氧化碳通过珊瑚的细胞膜向海藻转移的过程。相关论文成果于3月11日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。

    研究团队利用Xenopus卵母细胞的功能研究、免疫定位和共聚焦airscan显微镜,发现Acropora yongei Rh(ayRhp1)促进了NH3和CO2跨膜扩散,并存在于共生体膜中。此外,ayRhp1在共生体膜上的丰度在中午最高,午夜最低。研究结论表明,ayRhp1介导一种共生体内的NH4+捕获机制,在白天维持光合作用所必需的营养供应,促进氮向藻类的输送,并在夜间限制氮的输送,使藻类处于氮限制状态。ayrhp1促进CO2扩散机理尚不清楚,但它可能与共生藻类和珊瑚白化之间的代谢失调有关。这种以前未知的机制扩展了我们对动物-微生物直接界面共生体的理解。(熊萍 编译)

  • 原文来源:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm0303
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-07-09
    • 在最佳条件和海洋温度上升的情况下,是什么因素决定了藻类成功作为珊瑚宿主的“租户”?维林顿维多利亚大学领导的一个专家团队,包括卡内基大学的Arthur Grossman,对这个问题进行了调查。 珊瑚是一种海洋无脊椎动物,它们拥有巨大的外骨骼,并以此为基础建造色彩斑斓的珊瑚礁。但是,这种珊瑚礁的形成之所以成为可能,只是因为珊瑚与生活在珊瑚虫细胞内的各种称为鞭毛藻的单细胞藻类之间存在一种互利的关系。这些藻类是光合作用的,这意味着它们可以像植物一样将太阳能转化为食物形式的化学能。藻类合成的许多光合作用产生的营养物质作为珊瑚寄主的食物,而寄主反过来又为藻类提供必需的无机营养物质,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它们的原生藻类租户,以及它们提供的营养(一种被称为漂白的现象)。如果被漂白的珊瑚没有被新的藻类租户重新殖民,它可能会死亡。 有些鞭毛藻与多种珊瑚形成共生关系,有些则更为特殊。Grossman提到,他们有兴趣了解维持这些优先关系的细胞过程。即使这种关系不那么有效,更耐热、更不受欢迎的藻类是否有可能恢复漂白珊瑚群落。其他生物,如海葵,与珊瑚属于同一门,称为刺胞动物;它们也是寄生藻类,但更容易研究。研究人员分析了一种名为苍白球的海葵,由两种不同的鞭毛藻属组成时细胞功能的差异,种是本地的,极易发生热漂白;另一种是非本地的,但更耐热。在这项研究中,他们希望阐明能够改善海葵与其原生藻类之间营养交换的蛋白质,以及海葵在宿主非原生耐热藻类时,其受到损害的原因。研究小组发现,生长在本地海藻中的海葵表达了与有机氮和脂类代谢相关的蛋白质水平升高,而有机氮和脂类代谢是海藻光合作用的结果,可以有效地合成营养物质。这些海葵还合成了一种叫做NPC2-d的蛋白质,这种蛋白质被认为是刺胞动物吸收藻类并将其识别为共生伙伴的关键。相比之下,海葵与非本地租户表达的蛋白与应激相关,这可能反映了两个生物体代谢的不太理想的整合。 Grossman总结道,他们的发现为今后的研究打开了大门,这些研究旨在确定关键蛋白质和细胞机制,这些蛋白质和细胞机制参与维持藻类及其刺胞动物宿主之间的牢固关系,以及生物体的新陈代谢是如何整合在一起的。 (杨皓月 编译) 图片源自网络
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2019-05-21
    • 澳大利亚昆士兰大学的研究人员认为,揭开珊瑚和生活在其中的藻类之间关系的秘密,将有助于防止珊瑚白化。 在环境压力下,珊瑚和藻类之间的共生关系一旦破裂,珊瑚就会失去能量来源,发生白化现象。分子生物科学研究所Cheong Xin Chan博士是研究作者之一,他表示目前大多数都是关于珊瑚礁的研究,很少涉及到生活在其中的藻类。对它们共生关系背后的分子机制知之甚少,但如果一开始就不了解它们之间的共生关系,又如何能理解它们关系的破裂呢? Chan博士的团队正在利用基因组数据来寻找增强藻类恢复力和帮助珊瑚适应气候变化的基因。珊瑚内的藻类是鞭毛藻类,是一种浮游植物,一种微小的光合生物,它们自己制造食物,从阳光中获取能量。这个藻类家族非常多样化,有些是有毒的,会导致有害的赤潮爆发,而另一些则会发出生物荧光或生长在海冰中,其中许多是自由生活的。 第一作者Raul González-Pech说,藻类基因组大约是人类基因组的一半,它们拥有我们所见过的一些最奇怪的基因组。人类细胞中有23对染色体,但藻类细胞的DNA紧密结合,我们仍然不知道它们究竟有多少条染色体。 此前的研究都是基于细菌或寄生虫,研究人员预测这些藻类将有类似的进化路径,但遗传数据显示,它们的运作方式与细胞内的其他生物非常不同。早期对基因组的分析结果表明这些藻类可能具有有性繁殖的能力,这可能增强它们适应环境的能力。 研究人员想比较共生和自由生活藻类的基因组,以了解不同生活方式和基因组差异之间的关联性。这将为研究它们与珊瑚的共生关系提供更多线索。鞭毛藻对澳大利亚大堡礁的生存至关重要。研究人员可以利用基因组信息来解决一些基本问题,例如,是什么使这些藻类成功地成为珊瑚礁的共生伙伴,它们如何提高某些珊瑚的耐热性。目前4年时间内研究人员已经对其中9个藻类基因组进行了测序。该研究成果已发表在《生态与进化趋势》(Trends in Ecology & Evolution)杂志上。 (张灿影 编译) 图片源自网络