Nature,Microbiology,|,中国海洋大学张玉忠团队揭示海洋细菌有机硫代谢与防御的新机制

当藻类被捕食时,破裂的藻体通过裂解释放的二甲基磺基丙酸酯产生高浓度的有毒物质丙烯酸,抵御藻食性浮游动物的进一步捕食,然而,尚不清楚海洋细菌中是否存在平行防御机制。

来源:iNature(ID:Plant_ihuman)

当藻类被捕食时,破裂的藻体通过裂解释放的二甲基磺基丙酸酯 (DMSP)产生高浓度的有毒物质丙烯酸,抵御藻食性浮游动物的进一步捕食,然而,尚不清楚海洋细菌中是否存在平行防御机制。

2021年10月25日,中国海洋大学张玉忠团队在Nature Microbiology在线发表题为“Acrylate protects a marine bacterium from grazing by a ciliate predator”的研究论文,该研究证明不使用 DMSP 作为碳源的海洋细菌 Puniceibacterium antarcticum SM1211 具有与膜相关的 DMSP 裂解酶 DddL。在高浓度的 DMSP 下,DddL 通过降解 DMSP 导致细胞周围丙烯酸酯的积累,从而防止海洋纤毛虫 Uronema marinum 的捕食,并使得纤毛虫将捕食压力转移到群落中不含dddL基因的细菌上,从而获得资源和空间上的竞争优势。

总之,该研究系统揭示了海洋细菌以DMSP作为前体物质发挥拒捕食功能的新机制,为深入探索海洋微型生态系统中生物间相互作用关系奠定基础。

捕食和防御是微生物领域中重要的捕食者-猎物相互作用。化学防御策略在海洋环境中很普遍。DMSP 是海洋生态系统中含量最丰富的有机硫化合物之一,由一系列海洋浮游植物和细菌合成,浓度范围从开阔海水中的低纳摩尔到浮游植物中的数百毫摩尔。

尽管 DMSP 裂解在阻止产生 DMSP 的真核藻类中的食草动物方面起着重要的生态作用,但在海洋细菌中是否存在平行系统仍然难以捉摸。在该研究中报告了海洋细菌的化学防御策略,、以防御使用DMSP 作为前体化合物的原生动物的捕食。

图:海洋细菌Puniceibacterium antarcticumSM1211以DMSP为前体物质的化学防御策略(图源自Nature Microbiology

该研究证明不使用 DMSP 作为碳源的海洋细菌 Puniceibacterium antarcticum SM1211 具有与膜相关的 DMSP 裂解酶 DddL。在高浓度的 DMSP 下,DddL 通过降解 DMSP 导致细胞周围丙烯酸酯的积累,从而防止海洋纤毛虫 Uronema marinum 的捕食,并使得纤毛虫将捕食压力转移到群落中不含dddL基因的细菌上,从而获得资源和空间上的竞争优势。

总之,该研究系统揭示了海洋细菌以DMSP作为前体物质发挥拒捕食功能的新机制,为深入探索海洋微型生态系统中生物间相互作用关系奠定基础。

参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41564-021-00981-1

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