共生藻源光合产物支持宿主调控的海葵口部再生研究

本研究以海葵Exaiptasia diaphana（Aiptasia）为模型，探究共生藻Breviolum minutum（Symbiodiniaceae）在宿主口部再生中的作用。通过对比共生、非共生及黑暗处理的个体，发现共生藻通过提供光合产物缩短了触手芽出现时间（12小时差异），揭示了营养供给在再生中的关键作用，为共生体系发育调控提供了新见解。

　　

在珊瑚礁生态系统中，海葵与虫黄藻的共生关系是维持生态系统稳定的关键。然而，当这些生物遭受物理损伤时，其再生过程如何受共生状态影响仍不清楚。海葵Exaiptasia diaphana（俗称Aiptasia）因其卓越的再生能力和易于实验室培养的特性，成为研究这一问题的理想模型。

美国俄勒冈州立大学整合生物学系（Oregon State University, Department of Integrative Biology）的Jun B. Cai团队在《Symbiosis》发表的研究中，通过现代成像技术和分子标记手段，系统解析了Aiptasia口部再生的六个阶段特征。研究发现，尽管再生过程主要由宿主主导，但共生藻提供的光合产物能显著加速触手芽形成阶段，揭示了营养支持在再生中的调控作用。

研究采用三种关键技术：1）共生与非共生个体的标准化培养（含黑暗处理组）；2）荧光标记（Hoechst核染色、phalloidin肌动蛋白标记）结合共聚焦显微镜观察；3）羟基脲（HU）介导的细胞增殖抑制实验。通过时间序列分析比较不同处理组的再生效率。

研究结果

3.1 口部再生阶段特征

再生过程被划分为六个明确阶段：伤口开放（阶段1）、边缘内卷（阶段2）、洋葱形闭合（阶段3）、体柱伸长与触手芽出现（阶段4）、触手完全形成（阶段5）及≥12触手再生完成（阶段6）。关键发现包括：

• 伤口闭合（阶段3）在24小时内完成，与共生状态无关

• 细胞增殖抑制剂HU可阻断阶段3向阶段4转化，证实细胞分裂是再生必要条件

4 共生状态对再生的影响

• 正常光照下的共生个体触手芽出现时间（32小时）显著早于非共生组和黑暗处理组（44小时）

• 后期再生阶段（阶段5-6）各处理组无显著差异，表明共生藻主要影响再生启动而非全程

5 讨论与意义

该研究首次在刺胞动物中证实：1）共生藻通过营养供给而非信号传导影响再生进程；2）再生早期（伤口愈合）完全由宿主调控，而能量需求较高的形态发生阶段受共生代谢支持。这些发现为理解珊瑚白化后的组织修复机制提供了新视角，同时建立了Aiptasia再生研究的标准化阶段划分体系，为比较不同共生生物的发育调控机制奠定基础。研究还提示，在气候变化背景下，珊瑚共生关系的稳定性可能通过影响再生效率间接决定种群存续能力。