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巨型砗磲微生物组揭示珊瑚礁环境压力下全生物(holobiont)的韧性机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月07日 来源:Environmental Microbiology 4
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这篇研究通过16S rRNA代谢条形码技术,系统分析了钻孔砗磲(Tridacna crocea)组织特异性微生物组及其在黑暗诱导白化(dark-induced bleaching)下的动态变化。研究发现Endozoicomonas在鳃等组织中占主导地位,而外套膜富含类胡萝卜素产生菌(如Rubritalea和Muricauda),这些细菌可能通过抗氧化机制增强共生藻对环境胁迫的抵抗力。尽管白化显著降低了共生藻密度,但细菌多样性保持稳定,揭示了微生物组在全生物韧性中的关键作用。
通过分析钻孔砗磲(Tridacna crocea)六个组织的细菌群落,研究发现Endozoicomonas在鳃、肝胰腺等组织中占比超90%,尤其鳃部几乎被其垄断(99.6%-100%)。外套膜则表现出更高多样性,其中Rubritaleaceae(7.0%)和Flavobacteriaceae(含Muricauda 2.4%)显著富集。系统发育分析显示,优势Endozoicomonas ASVs与珊瑚共生菌E. elysicola亲缘相近,暗示跨宿主类群的保守关联。值得注意的是,足部外套膜以Reinekea(37.2%)为特征,可能与宿主分泌的几丁质降解有关。
通过持续黑暗处理2-3个月,砗磲外套膜共生藻(Symbiodiniaceae)密度下降52.2%-95.6%,但细菌α多样性(Shannon指数)和β多样性(Bray-Curtis距离)无显著变化。LEfSe分析发现Kiloniellales在白化组中持续增加,推测其反硝化功能可能响应藻类氮同化减少。而类胡萝卜素产生菌Rubritalea和Muricauda的相对丰度保持稳定,暗示它们可能定植于宿主上皮细胞而非仅依附藻体表面。
外套膜中富集的Rubritalea和Muricauda分别属于已知产 squalene(强抗氧化剂)和玉米黄质(zeaxanthin)的菌株。这些色素能通过淬灭活性氧(ROS)和耗散过剩光能(xanthophyll循环)保护共生藻免受光损伤。尽管白化导致藻体流失,这些细菌仍持续存在,支持其可能通过宿主-微生物直接互作(如上皮定植)维持全生物稳态的假说。
来自宫古岛与石垣岛的样本均携带高度相似的Endozoicomonas基因型(ASV4/5和ASV12-18),其16S rRNA序列相似度达98%以上。这类菌在鳃部的绝对优势(100%检出)提示其可能通过水平传播(如从海水)获取,并受宿主选择性维持。比较基因组学显示,砗磲与珊瑚的Endozoicomonas可能共享功能冗余的代谢通路(如氮硫循环),但宿主特异性仍需验证。
该研究首次揭示砗磲不同组织的微生物组分区特征,提出类胡萝卜素产生菌通过"藻-菌互作"和"宿主-菌互作"双途径增强环境适应力的模型。未来需结合荧光原位杂交(FISH)定位细菌分布,并探究高温等胁迫下这些菌群的功能响应,为珊瑚礁生态保护提供微生物调控新策略。
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