Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (IF=9.4) 2024-04-03
徳國(guó)耶拿大學(xué) Maria Mittag課題組
微藻是地球初級(jí)生產(chǎn)的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者。在進(jìn)化早期，這些微藻便與細(xì)菌共存于自然界中，其相互作用的方式深刻影響了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。已有研究表明，細(xì)菌Pseudomonas protegens對(duì)微藻Chlamydomonas reinhardtii具有毒性。該細(xì)菌通過(guò)分泌環(huán)狀脂肽和炔類(lèi)化合物，導(dǎo)致藻類(lèi)鞭毛脫落、感光功能失效并最終導(dǎo)致細(xì)胞裂解。本研究首次報(bào)道了細(xì)菌Mycetocola lacteus與C. reinhardtii建立的互利共生關(guān)系，并揭示其顯著的輔助作用。研究顯示，M. lacteus不僅能促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng)，還從藻類(lèi)中獲取所需的有機(jī)硫（甲硫氨酸）以及維生素B1、B3和B5。在三方共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，M. lacteus在存在拮抗細(xì)菌P. protegens的情況下，能夠有效保護(hù)藻類(lèi)免受其攻擊。通過(guò)結(jié)合合成天然產(chǎn)物化學(xué)、高分辨質(zhì)譜技術(shù)以及藻類(lèi)Ca2?信號(hào)分析，研究發(fā)現(xiàn)，M. lacteus通過(guò)水解環(huán)狀脂肽的酯鍵來(lái)保護(hù)藻類(lèi)。該反應(yīng)生成的線性開(kāi)環(huán)酸不會(huì)引發(fā)藻類(lèi)細(xì)胞內(nèi)Ca2?穩(wěn)態(tài)的紊亂，避免了鞭毛脫落的發(fā)生。因此，藻類(lèi)能夠保持運(yùn)動(dòng)能力，成功游離拮抗細(xì)菌的威脅并存活下來(lái)。此外，研究表明，這三種相關(guān)的屬（Pseudomonas、Mycetocola和Chlamydomonas）在自然界中共存的現(xiàn)象較為普遍。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Pseudomonas和Mycetocola的相關(guān)種類(lèi)在三方共培養(yǎng)中也分別表現(xiàn)出拮抗或輔助作用。這一發(fā)現(xiàn)揭示了微生物交互網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵作用。
原文鏈接：A mutualistic bacterium rescues a green alga from an antagonist
