更有效地保护珊瑚礁免受气候变化的影响

识别和研究珊瑚不同的热应激反应模式将有助于更好地保护世界珊瑚礁免受气候变化的影响。一项新的研究描述了必要的测试程序和初步结果。

　　

全球海洋变暖导致珊瑚死亡

由于气候变化，世界各地的珊瑚目前正在死亡。在短短几十年里，全球珊瑚数量减少了一半，而且由于它们适应了当地的热耐受性，许多珊瑚对海洋温度进一步升高的反应准备不足。然而，有些珊瑚比其他珊瑚更善于应对高温压力。

为了阐明导致珊瑚耐热性更高的因素，Voolstra和他的同事去年引入了一个新的移动测试系统——珊瑚白化自动压力系统(CBASS)。该系统使人们有可能迅速识别出适应性特别强的珊瑚。此测试程序”对我来说,是一个小的革命,因为它允许研究人员和物种保护者评估珊瑚弹性地球上的任何地方,并找出每个珊瑚礁濒危,不需要昂贵和复杂的技术,“Voolstra CBASS系统在先前的文章中描述。

不同的热容机制

在目前的研究中，研究小组使用测试系统来评估红海不同地区的光滑花椰菜珊瑚的热耐受性。结果表明,从阿卡巴湾珊瑚,最东北的红海,展示一个非凡的热耐受性,约7°C以上各自最高月平均最热的夏季月——就像他们的同行从红海的核心部分。然而，来自红海中部的光滑花椰菜珊瑚的绝对热耐受性比亚喀巴湾的同一物种高3°C，这可能表明不同的耐受机制在起作用。

为了研究这种可能性，研究小组进行了分子分析，以阐明来自不同地点的珊瑚的耐热机制。基因检测表明，亚喀巴湾的光滑花椰菜珊瑚对热应激的反应是基因表达发生了强烈改变，例如某些蛋白质的产量增加。与此同时，珊瑚相关的细菌群落的组成也发生了变化。相比之下，红海中部的珊瑚在暴露在高温压力下时没有出现任何这些变化。

这些分子结果支持了光滑的花椰菜珊瑚有不同的耐热机制的观点。“我们将亚喀巴湾珊瑚的反应解释为一种“弹性”种群，直接并按比例对温度上升做出反应。相比之下,珊瑚的静态表达基因从红海的中心部分显示一个固定的反应规范,无论热应力的应用,它提供了“抵抗”高水温,但代价的能力灵活应对进一步增加温度,“Voolstra说。

全球珊瑚礁保护工具箱

目前，尚不清楚哪种容忍机制能更好地保护珊瑚免受气候变化导致的全球海洋温度上升的影响。利用分子方法可以区分“弹性”和“抗性”的耐受性机制，这一事实对于现有珊瑚礁的优先保护或利用耐热珊瑚进行有性繁殖的恢复方法具有重要意义。

因此，研究小组正在制定计划，在全世界范围内采用在红海研究中成功使用的方法。Voolstra总结道:“我们的研究显示了一种综合、联合的方法的巨大价值:使用CBASS系统对珊瑚的热耐候性进行标准化鉴定，并进行后续的分子分析，以确定潜在的耐受机制和标记基因。”

据康斯坦茨大学7月报道，该项目的财政支持由保罗·g·艾伦家族基金会提供，该基金会为CBASS项目和快速测试系统的进一步开发提供了总计400万美元(340万欧元)的资金。目前这项研究的资金也由德国研究基金会(DFG)和美国-以色列两国科学基金会(BSF)提供。

Journal Reference:

1. Christian R. Voolstra, Jacob J. Valenzuela, Serdar Turkarslan, Anny Cárdenas, Benjamin C. C. Hume, Gabriela Perna, Carol Buitrago‐López, Katherine Rowe, Monica V. Orellana, Nitin S. Baliga, Suman Paranjape, Guilhem Banc‐Prandi, Jessica Bellworthy, Maoz Fine, Sarah Frias‐Torres, Daniel J. Barshis. Contrasting heat stress response patterns of coral holobionts across the Red Sea suggest distinct mechanisms of thermal tolerance. Molecular Ecology, 2021; DOI: 10.1111/mec.16064