珊瑚微生物组中潜在益生元功能与石珊瑚组织损失病抗性的关系研究

《ISME Communications》：Markers of resilience to stony coral tissue loss disease and putative probiotic functions in the microbiomes of the coral, Orbicella faveolata

　　

摘要

石珊瑚组织损失病（SCTLD）在加勒比海地区广泛存在，影响了至少22种造礁珊瑚物种。细菌被认为与该病的病因有关，但细菌和古菌群落也可能有助于珊瑚抵抗SCTLD。为识别微生物可能通过哪些机制促进珊瑚对SCTLD的抗性，我们对下佛罗里达礁岛群受威胁珊瑚Orbicella faveolata（孔星珊瑚）的41个群体的宏基因组进行了测序。所有群体在四至五年的时间里进行了命运追踪，必要时使用阿莫西林处理以防止SCTLD相关死亡，并在监测期结束后分为四种健康状况类别：从未患病（20%）、采样前曾患病但已康复（10%）、采样时看似健康但随后患病（22%）和患病（49%）。在珊瑚微生物组中，已患病和即将患病的群体在功能基因方面表现出更高的变异性。相比之下，保持未受影响或已康复的珊瑚具有变异性较低的微生物组，其维生素与抗生素生物合成、分泌系统和群体感应基因丰度更高，这些基因可能支持宿主健康和抵御病原体的韧性。尽管对部分群体进行了反复的抗生素处理，但β-内酰胺酶（可能赋予阿莫西林抗性的抗生素抗性基因）的多样性未受到影响。许多群体中无论最终命运如何，均存在潜在的益生元基因簇，可生产抗菌和生物活性化合物。综合来看，我们发现珊瑚微生物组中存在显著的潜在益生元功能，可为宿主O. faveolata珊瑚抵御SCTLD感染提供保护，这可能是种内珊瑚组织损失病韧性与易感性差异的基础。