海洋所研究發(fā)現(xiàn)副溶血性弧菌重塑硅藻生理與代謝
近日,中國科學(xué)院海洋研究所海藻遺傳與發(fā)育研究團(tuán)隊在環(huán)境微生物學(xué)期刊 Applied and Environmental Microbiology 發(fā)表題為Effects of Vibrio parahaemolyticus on physiology and metabolism of Thalassiosira weissflogii in the co-culture system的研究論文。該研究基于弧菌與硅藻共培養(yǎng)實驗,結(jié)合生理指標(biāo)檢測與轉(zhuǎn)錄組高通量測序,系統(tǒng)揭示了副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)對硅藻威氏海鏈藻(Thalassiosira weissflogii)的生理及生化代謝過程的影響及內(nèi)在機(jī)制,為深入理解藻菌互作提供了新視角。
硅藻在海洋初級生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位,約貢獻(xiàn) 40% 的海洋初級生產(chǎn)力和 20% 的全球光合固碳量。硅藻通過分泌各種代謝產(chǎn)物與周圍微生物互作,形成獨(dú)特的 “藻際環(huán)境”。已有研究表明,藻際細(xì)菌通過利用藻際高濃度光合產(chǎn)物、降解硅藻胞外多糖等影響海洋碳循環(huán)。然而,在這種海洋微生態(tài)環(huán)境下,硅藻的生長與代謝活動是如何變化與調(diào)控的仍不清晰。副溶血性弧菌是一類廣泛存在于海洋環(huán)境中且常與硅藻共存于“藻圈”微生態(tài)系統(tǒng)中的微生物。本研究通過構(gòu)建威氏海鏈藻與副溶血性弧菌的共培養(yǎng)體系,分析硅藻在光合作用、碳氮代謝和幾丁質(zhì)代謝等方面的生理變化及轉(zhuǎn)錄響應(yīng)。
研究發(fā)現(xiàn),與副溶血性弧菌共培養(yǎng)條件下,威氏海鏈藻可能通過上調(diào)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)、利用細(xì)菌代謝物(如IAA)來維持正常的生長速率?;【@著抑制了藻細(xì)胞中葉綠素尤其是葉綠素c的積累,從而影響了硅藻光合作用效率,且藻細(xì)胞碳氮代謝平衡被打破,碳固定能力下降。幾丁質(zhì)作為威氏海鏈藻重要的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)多糖,其代謝過程受弧菌影響:威氏海鏈藻通過上調(diào)幾丁質(zhì)合酶的表達(dá)量以及降低幾丁質(zhì)酶活性來增加幾丁質(zhì)的合成量,從而提高細(xì)胞壁強(qiáng)度以應(yīng)對弧菌侵?jǐn)_。此外,弧菌調(diào)控了威氏海鏈藻抗氧化酶系統(tǒng)與信號轉(zhuǎn)導(dǎo),硅藻表現(xiàn)出多層次的生理響應(yīng)機(jī)制。該研究首次從分子水平系統(tǒng)解析了副溶血性弧菌對硅藻生理代謝的影響機(jī)制,拓展了對藻菌互作的理解,為未來在海洋生態(tài)和養(yǎng)殖水體健康調(diào)控等領(lǐng)域的研究提供了理論支撐。

副溶血性弧菌對威氏海鏈藻代謝過程影響的示意圖
中國科學(xué)院海洋研究所與青島農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)培碩士研究生王佳慧為文章第一作者,副研究員邵展茹為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項目的共同資助。
論文信息:
Wang, J., Cheng, M., Wang, X., Wang, G., Duan, D., & Shao, Z*. Effects of Vibrio parahaemolyticus on physiology and metabolism of Thalassiosira weissflogii in the co-culture system. Applied and Environmental Microbiology, 2025, 91(5), e0032325. https://doi.org/10.1128/aem.00323-25
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