硅藻为细菌提供了一个好的栖息地

单细胞藻类和海洋细菌之间存在着一种复杂但在很大程度上尚未被探索的关系。现在，一项新的研究表明，硅藻的表面是细菌令人惊讶的多样化栖息地。来自德国奥尔登堡大学的一个研究小组首次证明了这种表面表现出明显的微观生化变化。不同细菌物种的定植被精细地调整到这种结构。由于硅藻结合了大量的碳，并形成了海洋食物网的基础，它们与细菌的关系对海洋的气候和生态至关重要。

　　

   

   

图片:这张由共聚焦激光扫描显微镜拍摄的图像显示了细菌(绿色)定植的藻类细胞(染成蓝色和红色)。

资料来源:奥尔登堡大学

单细胞藻类是海洋细菌极具吸引力和多样性的栖息地。由奥尔登堡大学微生物学家迈因哈德·西蒙教授领导的一个研究小组首次展示了不同种类的细菌如何倾向于在北海一种常见的微观硅藻的不同部位定居。该团队在最新一期的《生态学杂志》上发表了他们的研究结果，揭示了藻类和细菌之间复杂的相互作用，这对海洋环境中的物质循环和食物网至关重要。

硅藻是一种重要的浮游植物——一种生活在世界海洋中的微小单细胞藻类。在固体硅酸盐外壳中，硅藻产生了地球大气中约五分之一的氧气，并在光合作用中将空气中的二氧化碳转化为生物质，比热带雨林结合更多的二氧化碳，这就是它们在碳循环和气候中发挥关键作用的原因。“硅藻与细菌密切相关，但对它们相互作用的许多方面知之甚少，”西蒙解释说。这位生物学家和他的团队现在已经仔细研究了这些对海洋生态和生物化学至关重要的微观相互作用。

由Simon教授、Sara Billerbeck博士和博士候选人Tran Quoc Den领导的Oldenburg团队选择了一种常见的硅藻，称为rotula藻，并使用各种显微镜方法对其细菌定植进行了详细分析。马格德堡亥姆霍兹环境研究中心的托马斯·纽博士也参与了这项研究。

藻类表面的三维图像

利用荧光染料，研究人员能够证明这种藻类的表面显示出明显的微观生化变化。他们使用凝集素——一种复杂的生化化合物，与特定的蛋白质-碳水化合物结合在一起——来标记藻类表面的不同区域，对它们进行染色，并在特殊显微镜的帮助下使它们以3D图像可见。科学家们还发现，不同种类的细菌专门在藻类的不同区域定居。观察到的细菌主要属于玫瑰杆菌群和黄杆菌群。

“硅藻的细胞表面结构惊人地多样化。我们没有预料到不同细菌物种的定植会如此精细地适应这种结构，”西蒙解释说。研究小组还观察到，某些细菌种类更常见于藻类表面的细毛或“线”上。“定植模式反映了不同细菌种类的高度多样化的代谢特性以及它们在表面定植的能力，”西蒙总结了研究小组的发现。

这些结果也很有趣，因为它们提供了对硅藻微环境的深入了解。这种环境被称为“藻球”，富含藻类细胞排泄的有机物质。西蒙解释说:“以前的研究表明，藻类利用这种物质来吸引某些细菌，这些细菌会产生对它们生存至关重要的物质，比如维生素——类似于植物用花朵吸引蜜蜂的方式。”“在这些新发现的基础上，未来的研究可以更详细地检查不同细菌物种在藻圈中的确切功能，”他补充说。

目前的研究是作为跨区域玫瑰杆菌合作研究中心(CRC)的一部分进行的，该中心由德国研究基金会(DFG)资助。在CRC成立的13年中，来自奥尔登堡、不伦瑞克、G?ttingen和波恩的60多名研究人员对玫瑰杆菌群的细菌进行了研究。这些细菌存在于所有的海洋环境中——从热带到极地海洋，从表层到深海。研究人员发现了许多新的菌株，并首次描述了该组代表与其他微生物的相互作用以及它们在世界各地海洋中的分布和功能生物地理。总共有250多篇已发表的科学文章是基于在CRC玫瑰杆菌的背景下进行的研究。

文章标题

Distinct glycoconjugate cell surface structures make the pelagic diatom Thalassiosira rotula an attractive habitat for bacteria