中科院海洋所深海化能生态系统共生体宿主-共生菌互作“微生态位”研究取得新进展

科技日报记者 王健高 通讯员王敏

近日，Cell子刊iScience在线发表了中国科学院海洋研究所深海中心李超伦课题组在深海无脊椎动物化能营养共生体的维持和互作机制研究方面的最新成果“平端深海偏顶蛤共生体的分子解析”（“Molecular analyses of the gill symbiosis of the bathymodiolin mussel Gigantidas platifrons”），揭示了平端深海偏顶蛤鰓丝组织中非含菌细胞、含菌细胞以及共生菌在维持化能营养共生体的“微生态位”的功能作用。

“发现”号ROV在南海冷泉区收集平端深海偏顶蛤等生物样品

与化能菌形成共生体是无脊椎动物适应深海热液/冷泉特殊生境的重要生态策略。平端深海偏顶蛤是南海冷泉区最具代表性的无脊椎动物之一，与甲烷氧化菌建立共生关系。平端深海偏顶蛤的鳃丝是宿主细胞与共生菌建立和维持共生关系的场所。鳃丝由含菌细胞以及周边不含共生菌的纤毛细胞、粘液细胞及间质细胞等多种细胞组成，鳃丝组织的复杂性一直困扰着对宿主-共生菌互作机制的解析。

该研究依托中科院海洋所“科学”号科考航次，通过胰蛋白酶降解的方式，富集含菌细胞，并通过比较转录组-宏转录组相结合的方式，对平端深海偏顶蛤鰓丝共生组织中的含菌细胞、非共生细胞及共生菌的基因表达模式进行了分析。研究发现，非共生部分可调节鳃丝的空间结构和运动，维持细胞生长，提供粘液免疫保护，发挥着重要的支持作用；细胞内共生体中的细菌向共生体提供代谢物，控制共生体的数量，并保护共生体免受噬菌体的感染；共生菌从宿主创造的理想环境中获益，并作为共生关系的受益者，致力于甲烷氧化和能量生产过程。平端深海偏顶蛤与共生菌可在组织、细胞和分子水平上协同互作，维持了高效、和谐的化学合成“微生态位”。

文章第一作者为中科院海洋所王昊副研究员，该研究得到了科技部重点研发计划、海洋科学与技术试点国家实验室鳌山创新计划、中科院战略先导专项及“科学”号高端用户等项目支持。

利用比较转录组-宏转录结合的方式解析平端深海偏顶蛤鳃丝化能共生体系