Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (IF=9.4)  2024-04-03

徳国耶拿大学 Maria Mittag课题组

微藻是地球初级生产的关键贡献者。在进化早期，这些微藻便与细菌共存于自然界中，其相互作用的方式深刻影响了生态系统的结构与功能。已有研究表明，细菌Pseudomonas protegens对微藻Chlamydomonas reinhardtii具有毒性。该细菌通过分泌环状脂肽和炔类化合物，导致藻类鞭毛脱落、感光功能失效并最终导致细胞裂解。本研究首次报道了细菌Mycetocola lacteus与C. reinhardtii建立的互利共生关系，并揭示其显著的辅助作用。研究显示，M. lacteus不仅能促进藻类生长，还从藻类中获取所需的有机硫（甲硫氨酸）以及维生素B1、B3和B5。在三方共培养实验中，M. lacteus在存在拮抗细菌P. protegens的情况下，能够有效保护藻类免受其攻击。通过结合合成天然产物化学、高分辨质谱技术以及藻类Ca²⁺信号分析，研究发现，M. lacteus通过水解环状脂肽的酯键来保护藻类。该反应生成的线性开环酸不会引发藻类细胞内Ca²⁺稳态的紊乱，避免了鞭毛脱落的发生。因此，藻类能够保持运动能力，成功游离拮抗细菌的威胁并存活下来。此外，研究表明，这三种相关的属（Pseudomonas、Mycetocola和Chlamydomonas）在自然界中共存的现象较为普遍。进一步的实验发现，Pseudomonas和Mycetocola的相关种类在三方共培养中也分别表现出拮抗或辅助作用。这一发现揭示了微生物交互网络的复杂性及其对生态系统稳定性的关键作用。

原文链接：A mutualistic bacterium rescues a green alga from an antagonist