海洋所在深海偏頂蛤與甲烷氧化內(nèi)共生菌共生互作機制研究獲新進展
近日,中國科學院海洋研究所在深海偏頂蛤與甲烷氧化內(nèi)共生菌共生互作機制研究取得新進展,相關成果 “Insights into symbiotic interactions from metatranscriptome analysis of deep-sea mussel Gigantidas platifrons under long-term laboratory maintenance”在生態(tài)學和進化生物學TOP期刊Molecular Ecology(JCR 1區(qū),IF 6.622)上發(fā)表。?
與化能合成細菌建立共生互作關系是深海無脊椎生物適應深海寡營養(yǎng)生存環(huán)境的關鍵和基礎。深海偏頂蛤具有較強的壓力適應性,能夠在實驗室常壓條件下長期培養(yǎng),且其鰓絲中共生微生物的含量與培養(yǎng)環(huán)境中底物的濃度直接相關,因此是研究深海生物與共生微生物互作機制的理想生物模型。然而深海生物長期生活在高壓環(huán)境下,難于在實驗室常壓條件下存活和培養(yǎng),限制了其與化能合成細菌共生互作關系的研究。?

實驗室常壓培養(yǎng)深海偏頂蛤共生體基因表達變化?
本研究利用自研的深海大型生物實驗室常壓培養(yǎng)系統(tǒng),對我國南海福爾摩沙冷泉區(qū)優(yōu)勢物種平端深海偏頂蛤Gigantidas platifrons開展了實驗室長期培養(yǎng),并通過宏轉錄組測序和基因共表達網(wǎng)絡分析,解析了深海偏頂蛤及其甲烷氧化共生菌在短期(1天)和長期(25天、35天)實驗室培養(yǎng)下的基因表達變化。結果表明,深海偏頂蛤宿主和共生菌對壓力變化具有不同響應:短期常壓培養(yǎng)引起共生菌基因表達整體的擾動,而宿主基因表達變化較小。深海偏頂蛤能夠通過DNA斷裂修復和免疫系統(tǒng)的激活應對短期培養(yǎng)中壓力等環(huán)境條件的劇烈變化。在長期培養(yǎng)后,共生菌大量丟失,共生菌萜類化合物和必需氨基酸合成減少;深海偏頂蛤通過代謝方式的改變應對共生菌減少引起的營養(yǎng)匱乏,包括萜類骨架合成的上調、固醇合成的下調,及蛋白酶體的上調等。此外,深海偏頂蛤微管動力蛋白基因的表達與共生菌的數(shù)量顯著相關,微管介導的胞內(nèi)運輸可能參與了共生菌和宿主的營養(yǎng)互作。本研究通過對深海偏頂蛤的實驗室長期培養(yǎng)及基因表達分析,揭示了宿主和共生菌應對壓力等環(huán)境變化的響應機制,鑒定了共生互作相關的重要調控基因和關鍵中間產(chǎn)物,對深海極端微生物與大型生物共生互作關系提出了新的認識。?
中科院海洋所孫妍副研究員為論文第一作者,孫松研究員和王敏曉副研究員為共同通訊作者。研究得到青島海洋科學與技術試點國家實驗室“十四五”重大項目、國家自然科學基金聯(lián)合資助。?
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mec.16765?
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