在细胞水平上研究珊瑚和藻类的“配对”

2019-12-23 244藻类

在最佳条件和海洋温度上升的情况下,是什么因素决定了藻类作为珊瑚宿主的“配对”成功?由维林顿维多利亚大学领导的专家小组,包括卡耐基大学的Arthur Grossman对在细胞水平上研究珊瑚和藻类的“配对”问题进行了调查。

在细胞水平上研究珊瑚和藻类的“配对”

珊瑚是一种海洋无脊椎动物,它们可以建造巨大的外骨骼,并以此为基础建造多彩的珊瑚礁。但是,这种珊瑚礁的形成之所以成为可能,是因为珊瑚与生活在珊瑚虫细胞内的各种称为鞭毛藻的单细胞藻类之间存在一种互利的关系。

这些藻类是光合作用的,这意味着它们可以像植物一样将太阳能转化为食物形式的化学能。藻类合成的许多光合作用产生的营养物质为其珊瑚寄主提供食物,而寄主反过来又为藻类提供必需的无机营养物质,包括二氧化碳、铵态氮和磷酸盐。然而,由于气候变化导致的海洋变暖正导致许多珊瑚失去它们原本的藻类租户——以及它们提供的营养——一种被称为漂白的现象。如果被漂白的珊瑚没有被新的藻类居民重新殖民,它可能会死亡。

有些鞭毛藻与多种珊瑚形成共生关系,有些则更为特殊。

Grossman说:“我们对理解维持这些优先关系的细胞过程很感兴趣。”“我们还想知道,即使这种关系不那么有效,更耐热、不受欢迎的藻类是否有可能让漂白的珊瑚群落复活。”

其他生物,如海葵和珊瑚属于同一门,称为刺胞动物;它们也是藻类的宿主,但更容易研究。摘要——ISME期刊发表的研究人员分析了不同的细胞功能,发生在一种海葵叫Exaiptasia pallida被两种不同属的腰鞭毛虫密集藻类——一种本地和高度容易热漂白和其他非但更加耐热。

研究结果

Grossman说:“在这项研究中,我们希望阐明银莲花和它的天然藻类之间改善营养交换的蛋白质,以及为什么当银莲花寄生于非天然耐热藻类时,它的成功受到了损害。”

研究小组发现,生长在本地藻类上的海葵表达了与有机氮和脂类代谢相关的蛋白质水平升高,而这些营养物质可以通过藻类的光合作用被有效地合成。这些海葵还合成了一种叫做NPC2-d的蛋白质,这种蛋白质被认为是刺胞动物吸收藻类并将其识别为共生伙伴的关键。

相比之下,海葵与非本地租户表达的蛋白与应激相关,这可能反映了两种生物代谢的不太理想的整合。

“在细胞水平上研究珊瑚和藻类的“配对”,我们的发现为未来的研究打开了大门,以确定关键的蛋白质和细胞机制,涉及到维持藻类和其刺胞动物宿主之间的牢固关系,以及生物体的新陈代谢是如何整合的,”Grossman总结道。

引用

Carnegie Institution for Science. "Investigating coral and algal 'matchmaking' at the cellular level: Could more heat tolerant, non-preferred algae could revive bleached coral communities even if the relationship is less efficient?." ScienceDaily. ScienceDaily, 19 June 2019.
www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190619130251.htm.

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