珊瑚如何充分利用它们的共生藻类

2020-09-25 103藻类

珊瑚依赖于它们与宿主藻类的共生关系。但是他们如何控制藻类数量的增长呢?这个基本问题的答案可以帮助珊瑚礁在不断变化的气候中生存。

珊瑚如何充分利用它们的共生藻类?

由卡耐基的丁婷香,索菲·库洛兹,里克·金和亚瑟·格罗斯曼组成的团队在《自然通讯》上发表的新作品表明,与珊瑚紧密相关的海葵如何控制其组织内藻类种群的大小。

像珊瑚一样,海葵也有光合作用的藻类,这种藻类能将太阳的能量转化为化学能。藻类与海葵或珊瑚宿主分享其产生的一些糖,这些糖反过来又为藻类提供其他必需的营养,如二氧化碳、磷、硫和氮。

这种关系背后的分子机制一直是个谜

“珊瑚如何充分利用它们的共生藻类?我们渴望了解藻类与宿主之间的精确相互作用,因为如果宿主体内的藻类种群消失——就像在海洋变暖或污染导致的白化事件中发生的那样——珊瑚和海葵将失去重要的营养,可能无法生存。格罗斯曼解释说:“另一方面,共生藻类的猖獗数量增长可能会使宿主的新陈代谢过度,使它们容易受到疾病的侵袭。”我们想了解珊瑚和海葵是如何保持平衡的,这可能使我们能够帮助受到威胁的珊瑚礁群落。”

研究人员——包括斯坦福大学的埃里克·莱纳、扬·德诺弗里奥、约翰·普林格尔以及加州大学河滨分校的罗伯特·金克森——揭示了限制共氮供应是海葵控制共生藻类数量的关键。

研究内容

研究小组证明,当由银莲花(anemone exaeptasia pallida)寄主的共生藻Breviolum minutum的种群达到高密度时,它们表达出与氮限制相关的细胞产物水平的升高。这与在寄主外生长的自由生活藻类中观察到的行为相同,当它们的环境中的可用氮变得稀少时。

最重要的是,随着宿主组织中藻类数量的增加,它们向银莲花提供越来越多的光合作用产生的糖。银莲花可以利用这些分子的碳骨架来保留和回收含氮的铵废物。这种安排既能促进银莲花的生长,又能限制藻类所能获得的氮量。因此,研究小组证明,藻类和海葵之间的营养交换动态随着藻类数量的增加而变化,这是理解宿主内藻类种群控制的关键。

研究意义

“我们的研究阐明了珊瑚如何充分利用它们的共生藻类(海葵和藻类,或珊瑚和藻类之间的联系),如何确保这种共生关系保持稳定,并对两个伙伴有机体都有利,”该论文的主要作者,现为北卡罗来纳大学夏洛特分校的助理教授通过不断的研究,我们希望能够更好地理解整合这两种生物代谢的各种机制和特定调节因子,这将最终允许将更坚硬的藻类移植到漂白珊瑚中,并使珊瑚和藻类对不利条件有更大的耐受性。”

引用

Carnegie Institution for Science. "How do corals make the most of their symbiotic algae? New work indicates how sea anemones control the size of their algal populations that reside within their tissue." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 January 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200108160332.htm.

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