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郑强副教授在微生物顶级期刊《mBio》上发表文章

发布日期:2020-02-24


        2020 02 月,18新利体育官网海洋微型生物与地球研究所郑强副教授研究成果《 Metagenomic and Metaproteomic Insights into Photoautotrophic and Heterotrophic Interactions in a Synechococcus Culture 》发表在微生物顶级期刊《 mBio 》。文章第一作者郑强副教授,通讯作者郑强副教授和焦念志教授,王煜、卢佳瑶、林雯欣和陈峰教授为共同作者。该研究受到国家自然科学基金( 91751207 )和国家重点研发计划项目( 2018YFA0605800 )的资助。

光合自养与异养微生物之间的相互作用是海洋微食物环的基础,维系着海洋生态系统的稳定和多样性。海洋环境的复杂性和不可预测使得研究原位水体中它们的相互作用非常困难。聚球藻在全球范围有着广泛的分布,特别是在富营养的河口和近岸环境有着较高的丰度,而且不同基因型的聚球藻占据着不同的环境生态位。实验室分离培养的聚球藻常共栖着(associated)多样的异养细菌,而且很难去除,是天然的研究光合自养与异养微生物相互作用关系的实验对象。

宏基因组数据可以预测优势异养细菌的代谢潜能,而宏蛋白质组的数据可以研究各细菌类群正在发生的代谢活动,加深对共培养体系中各细菌类群相互作用的认识。利用宏基因组和宏蛋白质组技术研究了寡营养生态型聚球藻Synechococcus sp. YX04-3培养体系中光合自养与异养细菌在表达层面的相互作用关系。通过宏基因组分箱技术,获得了包括聚球藻YX04-3在内的6个高质量的细菌基因组。基于宏蛋白质组数据的结果表明,共培养体系中聚球藻主要的代谢过程包括无机营养盐吸收、光合作用以及大分子有机物的生物合成和胞外释放。两株黄杆菌MuricaudaWinogradskyella以及一株SM1A02类群的浮霉菌偏好降解复杂化合物和生物聚合物。此外黄杆菌中多糖利用基因簇的表达潜在地影响着它们的生活策略(浮游生长/吸附生长)以及与宿主聚球藻的关系。Alpha变形杆菌Oricola sp. 主要通过ABCTRAPTTT转运系统代谢吸收650 Da以下的低分子量有机物。不同类群的异养细菌协同作用,利用聚球藻产生的高分子量有机物质,将其矿化成无机营养盐供聚球藻再利用,实现了共栖体系中营养物质循环(图一)。同时,活性氧的去除和维生素的运输在共同维持聚球藻-异养细菌共培养体系的稳定中也起到重要作用。

聚球藻与共栖异养细菌的共培养体系反映了一个小型生态系统中的代谢和维持机制。生物间的相互作用,包括互利共生、竞争和敌对作用塑造海洋环境微生物群落结构,有助于我们了解原位环境微生物间相互作用的复杂性,对于理解海洋生物地球化学循环至关重要。

图一,基于宏基因组和宏蛋白质组数据检测到的聚球藻和不同异养细菌之间的物质传递过程。

全文链接:https://mbio.asm.org/content/11/1/e03261-19

(供稿:王煜)