科技日報訊 (記者王健高 實習記者宋迎迎 通訊員劉佳 張增虎)近日，記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱青島能源所)獲悉，該研究所張永雨研究員帶領的海洋碳匯與能源微生物研究組進行的新研究，揭示了海洋聚球藻與異養菌群長期共存下互利共生的內在趨勢與機制。相關研究結果發表于期刊《科學進展》。

聚球藻作為一種數量眾多、遍布全球海洋的原核藻類，是海洋初級生產力的關鍵貢獻者。聚球藻的生長代謝除受環境因素影響外，很大程度上受制于異養細菌的調控。

以往的研究揭示了聚球藻與異養細菌存在著錯綜復雜的互作關系。聚球藻與異養細菌在長期共存條件下呈現出了互利共生的發展趨勢，并能最終建立一個營養自給自足的藻菌微生態系統。即使在長達2—3年內無人為補給營養，聚球藻始終能保持很高的細胞濃度和旺盛的光合固碳活性。

然而，海洋中的藻菌關系會受到各種動態變化的環境因素干擾。聚球藻與異養菌群的這種互利共生關系在各種環境因素干擾中能否保持穩定、能否重現尚不清楚。

張永雨團隊在聚球藻與異養菌群長期互作關系的研究基礎上，發現人為添加外源營養會破壞聚球藻與異養菌群長期建立的互利共生關系。

然而，一旦外源性營養物質被耗盡，它們又可逐漸恢復彼此的代謝共生關系。科研團隊利用宏基因組、宏轉錄組和^15N同位素示蹤等方法揭示了異養菌固氮是藻菌共生關系得以重建的關鍵驅動原因。期間，異養菌群表現出了獨特的行為策略。這種策略具體表現為趨化性、群體感應、生物膜的形成和藻多糖降解能力的增強等。

張永雨表示：“該研究表明，營養物質的化學計量對聚球藻和異養細菌的共生關系具有重要影響?！?/p>

然而，由于聚球藻和異養細菌已共存數十億年之久，它們可能已經建立了朝著互利共生關系方向發展的進化適應或內在傾向，以便能在不利的環境條件下健康生長。這可能也正是聚球藻在寡營養海洋環境中依然能保持其重要生態優勢地位的一種進化適應策略。