6月30日，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員王曉雪團(tuán)隊(duì)首次利用造礁石珊瑚的無創(chuàng)侵染模型，解析了珊瑚病原菌—溶珊瑚弧菌突破珊瑚共生菌群屏障，引發(fā)石珊瑚組織脫落病的機(jī)制。相關(guān)研究在線發(fā)表于《自然-生態(tài)與進(jìn)化》（Nature Ecology & Evolution）。
海洋變暖威脅著珊瑚礁的健康，除了珊瑚的白化，由致病菌引發(fā)的石珊瑚的組織脫落病正在以前所未有的速度擴(kuò)張。石質(zhì)珊瑚組織脫落病在全球的多種造礁珊瑚中被發(fā)現(xiàn)，幾周即會(huì)殺死被感染珊瑚，死亡率高達(dá)90%以上。珊瑚共生總體中棲居著各種各樣的微生物，在珊瑚共生總體元素循環(huán)和能量代謝過程中發(fā)揮重要作用，這些微生物也是珊瑚抵抗病原菌入侵和定植的一道重要屏障。但目前對于珊瑚病原菌如何突破土著共生菌的屏障以成功定植的過程和機(jī)制并不清楚。對于這一過程的理解是研究人員對珊瑚組織脫落病進(jìn)行干預(yù)的前提。
叢生盔形珊瑚是海南島和西沙群島附近的一種典型造礁珊瑚，前期野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域已有組織脫落病的發(fā)生。研究團(tuán)隊(duì)前期在叢生盔形珊瑚的消化循環(huán)腔液中發(fā)現(xiàn)了病原菌—溶珊瑚弧菌。感染這種病原菌后，在熱應(yīng)激下表現(xiàn)出嚴(yán)重的組織潰敗，是一種典型的珊瑚組織脫落病。
在本項(xiàng)研究工作中，研究人員報(bào)道了珊瑚病原菌與土著菌之間的一種新的競爭性互作模式，這種競爭性作用的結(jié)果決定了珊瑚的健康。珊瑚病原菌編碼了L-賴氨酸-ε-氧化酶LodA，可以氧化L-賴氨酸并產(chǎn)生過氧化氫。珊瑚病原菌利用LodA催化產(chǎn)生的過氧化氫來激活包括內(nèi)共生單胞菌Endozoicomonas sp.和非致病弧菌等珊瑚共附生細(xì)菌中的原噬菌體，從而清除掉這些重要的珊瑚共生菌。
該研究還發(fā)現(xiàn)LodA還普遍存在于人類腸道、土壤和海洋等生態(tài)系統(tǒng)中重要的微生物類群，表明利用LodA激活原噬菌體可能是一種共同棲息在同一生態(tài)位的微生物之間競爭的常見策略。
該研究揭示了珊瑚病原菌發(fā)揮致病性的新機(jī)制，從共附生菌群的功能和互作方式的視角獲得了對珊瑚共生總體健康的新認(rèn)知，為利用益生菌保護(hù)造礁珊瑚的健康提供了技術(shù)支撐。
據(jù)了解，中國科學(xué)院南海海洋研究所2017級(jí)直博生王偉權(quán)，湯開浩副研究員和王鵬霞副研究員為該論文共同第一作者，王曉雪研究員為通訊作者。海南大學(xué)教授王嫣團(tuán)隊(duì)提供珊瑚樣品的采樣和侵染體系建立等方面的支持。
相關(guān)研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、廣東省本土創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-022-01795-y
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