近来,南边科技大学海洋科学与工程系助理教授范陆团队与澳大利亚新南威尔士大学生物、地球与环境科学学院教授Torsten Thomas团队协作,在海洋微生物共生系统的生态和演化研讨中获得重要发展,提醒了澳大利亚近海海绵共生体集体遗传多样性的发生进程,以及在菌株和亚菌株水平的解构现象。
海洋共生体或“全生物体”是由宿主动物或植物及相关的共生微生物,包含真核微生物、细菌、古菌和病毒群组成的生态和进化单元。珊瑚、海绵、海藻等共生体,蕴含了极大的遗传和功用多样性,是海洋ECO平衡的重要支柱。
研讨共生微生物组如安在海洋共生体个别内部或个别之间发生遗传变异,对了解海洋动植物的健康保持、生态功用和进化机制至关重要。现在,哪些特定要素导致海洋共生体间遗传多样性的集体共性和个别特性尚不清楚。
在该研讨中,科研人员以散布广泛且具有生态重要性的澳大利亚近海海绵动物Cymbastela concentrica为研讨目标,使用牛津纳米孔测序、高通量染色体构象捕获、宏基因组学和单核苷酸变异剖析,研讨海绵种群中的共生菌(单细胞藻类、细菌和古菌)及其病毒的群落安排、相互作用和一起进化的形式。
依据成果得出,海绵动物宿主对共生微生物组的菌株分类水平群落安排有明显影响,表现出类系统发育共生形式。但在亚菌株分类水平上,海绵个别之间核苷酸多样性的很多堆叠,标明微生物细胞和病毒颗粒在栖息地海绵种群中发生了频频的水平交流。
一起,海绵个别中,共生菌及其病毒频频地免疫-躲避竞赛,可能将病毒-宿主一起进化约束在亚菌株水平。研讨人员发现,病毒-宿主互作至少以三种机制发生骤变然后添加海绵个别间的集体遗传差异,一是为躲避宿主约束性内切酶消化,病毒基因组在酶切位点辨认区域发生的随机点骤变;二是不同海绵个别间细菌和古菌宿主应对病毒进犯发生的CRISPR免疫回忆差异;三是病毒与宿主频频的基因组片段交流。这些进程驱动了海绵共生微生物组个别特异性的遗传变异。
该研讨成果标明,菌株水平缓亚菌株水平互作的解构是海绵共生体遗传多样性发生的重要的条件,这为了解海洋共生体的生态和进化进程供给了一个结构化的理论模型,不只有助于推进海洋生物健康与生态功用的研讨,还为维护海洋ECO及可持续发展供给了科学依据。(来历:我国科学报 刁雯蕙)