硅藻中的硫酸化甘露聚糖能够在阳光照射的海洋中筛选出特定宿主的微生物群落

《Microbiome》：Sulfated mannan of diatoms selects host-specific microbiota in the sunlit ocean

　　

摘要

背景

硅藻是地球生态系统中的关键类群，它们负责大量的氧气生产，并通过将二氧化碳固定为碳水化合物的形式为全球食物网提供能量。硅藻体内寄居着多种原核生物，但它们如何优先选择具有互补代谢特征的微生物仍不清楚。

结果

我们发现硅藻会分泌一种C6-硫酸化的α-1,3-甘露聚糖，这种物质是特定细菌Polaribacter的选择性碳源。其结构通过核磁共振光谱（NMR）、色谱法、化学合成和酶解技术得以确定。生化、生理和结构分析表明，专门的Bacteroidota菌群利用一条由四种酶组成的途径来代谢这种多糖。宏基因组和转录组数据显示，硫酸化甘露聚糖的代谢相关基因在海洋表层细菌浮游生物中广泛存在且表达活跃。由于这种甘露聚糖仅提供碳、氧、硫和氢，细菌必须从其他来源获取其他必需元素，从而加强了它们之间的代谢依赖性。

结论

综上所述，这些结果揭示了硅藻与特定细菌之间通过一种硫酸化多糖和专门的四酶降解途径实现的化学特异性相互作用。这种途径在海洋宏基因组和转录组中的存在表明，硅藻产生的硫酸化甘露聚糖在阳光照射下的海洋微生物群中起到了选择作用。