海綿共生藍細菌基因組學研究獲進展
文章來源： | 發布時間：2014-04-16 | 【打印】 【關閉】
多姿多彩的海綿種類
海綿為多孔動物們，學名Porifera，又稱作海綿動物門，分布于從潮間帶到深海、從熱帶海洋到南極冰海的廣泛區域內，是一類最原始最低等的水生多細胞動物。海綿是目前備受矚目的研究對象之一，一方面因為海綿中蘊藏著豐富的天然活性產物，具有巨大的潛在生物技術和藥用價值；另一方面海綿體內存在著多樣性和高豐度的微生物群落，在地球生物圈碳、氮、硫循環方面發揮著重要作用。
早在上個世紀70年代，研究人員就通過顯微鏡觀察發現海綿體內存在著豐富的微生物，在某些海綿種類里，微生物總含量可占海綿組織體積的60%。隨著分子生態學技術的發展，454焦磷酸測序等高通量手段應用于海綿微生物群落結構的分析，并促進了對海綿體內的微生物豐度和多樣性的認識。相比較于對海綿微生物群落結構的深刻認識，由于大多數海綿共生菌都是未可培養的，基于基因組學方法的對海綿共生微生物共生機制的研究卻很少。
海綿共生藍細菌“Candidatus Synechococcus spongiarum”由Usher等人于2004年首次發現并命名。隨后的研究表明該共生菌在海綿中分布廣泛，已經于40種海綿中發現其16S rRNA基因序列，但至今未有關于其基因組數據的研究報道。王勇研究員課題組的高兆明博士通過454焦磷酸測序法獲取了紅海海綿Carteriospongia foliascens的微生物群落宏基因組數據，經序列組裝后，利用最新的基于基因組覆蓋度和四核苷酸頻率（tetranucleotide frequency, TNF）多態性的基因組分揀技術，分選獲取了其共生藍細菌“Ca. Synechococcus spongiarum”的基因組草圖。研究組人員通過基因組水平的系統發育分析闡明了該海綿共生菌與自由生活的藍細菌菌株間的進化差異。并進一步通過與自由生活的Synechococcus屬藍細菌菌株基因組比較分析發現“Ca. Synechococcus spongiarum”基因組存在部分功能缺失，該共生藍細菌丟失了包括部分與光和系統穩定性、抗氧化能力、抗生素和環境毒性因子抗性相關基因以及甲硫氨酸合成關鍵基因。
該研究結果表明，“Ca. Synechococcus spongiarum”為低光度適應性的一種藍細菌，并接受溫和的海綿體內環境的保護以抵抗環境壓力。
該研究結果為海綿共生菌的基因組學研究提供了一種新的選擇思路。研究成果已發表于美國微生物學會（ASM，American Society for Microbiology）旗下期刊mBio（SCI IF=5.6）。
論文信息：
Zhao-Ming Gao, Yong Wang, Ren-Mao Tian，et al. 2014. Symbiotic adaptation drives genome streamlining of the cyanobacterial sponge symbiont “Candidatus Synechococcus spongiarum”. mBio 5(2): e00079-14. Doi: 10.1128/mBio.00079-14.
http://mbio.asm.org/content/5/2/e00079-14.full
海綿共生藍細菌“Candidatus Synechococcus spongiarum”共生關系模式圖
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