近期，本室李志勇教授课题组在微生物学TOP期刊《mBio》发表了题为“Unique high-temperature tolerance mechanisms of zoochlorellae Symbiochlorum hainanensis derived from scleractinian coral Porites lutea”研究论文，揭示了珊瑚共生虫绿藻高温耐受的新机制。上海交通大学博士生肖逸林为论文第一作者，李志勇教授为通讯作者。
珊瑚礁是海洋中的热带雨林，而造礁石珊瑚是珊瑚礁系统的核心组成生物。虫黄藻（Zooxanthellae）作为常见的珊瑚共生微藻，可为珊瑚宿主提供碳氮等营养，但迄今对于珊瑚共生的其它微藻还知之甚少。目前全球气候变暖使珊瑚礁面临衰退威胁，其中主要原因之一是珊瑚共生虫黄藻对升温异常敏感，当海水温度升高到31℃- 32℃时就可能造成虫黄藻从珊瑚宿主逃逸或丢失色素，从而导致珊瑚白化而死亡。因此，发现并研究耐热的珊瑚共生微藻对全球变暖条件下的珊瑚保护具有重要意义。
图. 珊瑚共生虫绿藻S.hainanensis高温耐受分子机制
前期研究发现，珊瑚共生虫黄藻丰度伴随着珊瑚白化而降低，但某些未知的珊瑚共生微藻丰度却升高，这种“此消彼长”的现象提示这些未知微藻可能具有较高的耐热能力，对于高温下维持珊瑚健康具有重要作用。2017年李志勇教授课题组在国际上首次从造礁珊瑚中分离到了虫绿藻（Zoochlorellae），将其命名为Symbiochlorum hainanensis，研究成果发表在藻类学国际权威期刊《Journal of Phycology》。在对S. hainanensis升温响应的初步研究基础上，李志勇教授课题组采用转录组学结合实时荧光定量PCR等技术，对S. hainanensis高温耐受及其分子机制进行了系统研究，发现其可耐受38℃高温，这是迄今为止已知珊瑚共生藻类中的最高耐受温度。S. hainanensis除了可以采取与虫黄藻类似的抗氧化酶活性增强、叶绿素与硫胺素含量增加等策略外，在热胁迫下，其叶绿体内部层状结构与类囊体组装、硒酸盐还原途径与CAT活性增强，这些都是不同于虫黄藻的热响应特征。特别的是，S. hainanensis中存在SeO42−到Se2−的完整硒酸盐还原途径，在热胁迫下该途径功能基因表达上调，对其耐热发挥着重要作用。正是上述独特的抗氧化、消除氧自由基和维持光合作用平衡机制有效保证了S. hainanensis远比虫黄藻更高的温度耐受性。
本研究不仅揭示了珊瑚共生虫绿藻高温响应与耐受性的新机制，也有助于开发出提高珊瑚热耐受的新技术，对于在全球气候变暖背景下避免珊瑚白化、保护珊瑚礁生态系统具有极其重要的价值。
本研究得到国家自然基金(42176146)、上海交通大学深蓝计划(SL2021PT202)资助。
论文连接：
返回列表页
