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为解决珊瑚幼虫附着机制不明，尤其是非鹿角珊瑚科物种的问题，研究人员开展了对 5 种非鹿角珊瑚科珊瑚幼虫对光暗处理下生物膜附着响应的研究。结果发现光和生物膜年龄影响生物膜组成及幼虫附着，还识别出相关微生物类群。这对珊瑚礁修复意义重大。
在神秘的海洋世界里，珊瑚礁就像一座绚丽多彩的海底城市，孕育着无数的生命。然而，如今这座 “城市” 却面临着严峻的挑战，珊瑚礁退化问题日益严重。珊瑚礁的恢复很大程度上依赖于珊瑚幼虫的招募（coral recruitment），但目前我们对珊瑚幼虫附着（larval settlement）的机制却知之甚少，尤其是非鹿角珊瑚科物种。
为了解开这些谜团，澳大利亚的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在《Environmental Microbiome》上。研究人员以 5 种非鹿角珊瑚科的珊瑚为研究对象，这些珊瑚分别来自 Merulinidae、Lobophyllidae 和 Poritidae 科。研究人员在水族馆中培养生物膜，分别设置了光照和黑暗两种环境，培养时间为 1 个月和 2 个月。随后，研究人员用这些生物膜来测试珊瑚幼虫的附着反应，并通过 16S rRNA 基因测序技术对生物膜进行表征，以识别与附着诱导或抑制相关的微生物类群。
研究人员用到的主要关键技术方法包括：首先，在澳大利亚海洋科学研究所（AIMS）的国家海洋模拟器（SeaSim）中进行生物膜培养和化学提取实验，以不同条件处理生物膜；其次，对珊瑚进行采集、产卵和幼虫培育；再者，进行珊瑚幼虫附着实验，并对实验数据进行统计分析；最后，对生物膜、珊瑚幼虫和海水样本进行采样、DNA 提取和 16S rRNA 基因测序，以及后续的生物信息学分析。
下面来看具体的研究结果：
- 珊瑚幼虫在光暗处理生物膜上的附着：研究发现，所有珊瑚物种在未处理的对照样本上附着率极低。而在生物膜上，5 种珊瑚均有附着现象，且 2 个月光照处理的生物膜诱导的附着率最高。例如，Merulinidae 科的 Platygyra sinensis 和 Dipsastrea favus 在该处理下平均附着率分别达到 63.6%（± 27.6 SD）和 59.9%（± 24.7 SD）。除 Echinophyllia aspera 外，其他珊瑚对黑暗处理的生物膜无明显附着反应，而 Echinophyllia aspera 对所有处理均有显著附着反应。此外，对于 Porites lobata，2 个月光照处理生物膜的二氯甲烷（DCM）提取物比乙醇（EtOH）提取物更能诱导幼虫附着，而 Lobophyllia corymbosa 对两种提取物均无反应。
- 不同处理条件下生物膜的分类学特征：研究共获得大量测序读数，经过质量过滤后得到众多独特的扩增子序列变体（ASVs）。生物膜群落非常多样，包含 69 个原核生物门。在不同处理中，优势门的相对丰度存在差异，如蓝细菌（Cyanobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidota）在光照处理生物膜中相对丰度较高，而奇古菌门（Crenarchaeota）和 Dadabacteria 在黑暗处理生物膜中常见，在光照处理生物膜中几乎不存在。在科级水平上也有类似差异，如黄杆菌科（Flavobacteraceae）在 2 个月光照处理生物膜中更为丰富。
- 生物膜群落的 α 和 β 多样性：生物膜的 α 多样性主要受培养时间影响，成熟生物膜的多样性更高。黑暗处理生物膜的 ASV 丰富度高于光照处理生物膜，但两者的香农多样性指数（Shannon Diversity Index）无差异。β 多样性分析表明，处理条件导致生物膜群落组成不同，且与幼虫附着行为的变化显著相关。同时，附着类别与生物膜群落组成之间也存在显著关系，但这种关系受处理条件和培养水箱的影响。
- 与珊瑚幼虫高或低附着相关的微生物：通过多种分析方法，研究人员在 2 个月光照处理的生物膜样本中发现了与高附着和低附着相关的 ASVs。不同珊瑚物种与高、低附着相关的 ASVs 存在差异，且重叠较少，表明珊瑚对生物膜的附着反应具有物种特异性。虽然没有单一的 ASV 与所有测试珊瑚物种的高或低附着均显著相关，但一些科的 ASVs 在不同珊瑚物种中与附着存在一致的相关性，如黄杆菌科、Pirellulaceae 科和根瘤菌科（Rhizobiaceae）的 ASVs 与部分珊瑚的高附着相关，而一些相同科的 ASVs 也与低附着相关，这表明微生物对珊瑚幼虫附着的诱导或抑制作用具有物种甚至菌株特异性。
在研究结论和讨论部分，该研究表明海洋生物膜可诱导珊瑚附着，光照和生物膜发育时间显著影响生物膜组成和幼虫附着。特定的微生物类群与珊瑚附着的高低相关，这为提高珊瑚在水产养殖中的附着率提供了理论依据，也有助于更好地理解非鹿角珊瑚科物种的招募模式，对预测不同气候情景下的珊瑚礁未来状况至关重要。虽然目前还未找到通用的诱导珊瑚附着的细菌，但某些细菌类群可能具有相似的功能，未来研究可进一步探索这些细菌的基因组能力和代谢产物生产，以更好地理解细菌诱导珊瑚幼虫附着的机制。这一研究为珊瑚礁修复带来了新的希望和方向，为保护海洋生态环境提供了重要的科学支持。
