近日,南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)(以下简称广州海洋实验室)副研究员张志伟团队与南方科技大学教授侯圣伟团队等合作,在解析鹿角珊瑚共生细菌群落的构建机制方面取得重要进展。相关成果发表于《动物微生物组》(Animal Microbiome)。
论文共同第一作者、广州海洋实验室-南方科技大学联培硕士研究生李丽菁介绍,珊瑚礁生态系统是研究宿主-微生物共生关系的天然模型。造礁珊瑚作为“全生物体”,其环境适应力不仅取决于宿主自身生理状态,还深受虫黄藻、细菌、古菌、病毒等共生微生物群落的影响。其中,细菌群落通过介导营养循环、代谢互补、病原拮抗和免疫调节等过程,在维持珊瑚健康与生态适应中发挥关键作用。
研究团队选取地理纬度相近但地貌截然不同的两处南海礁区——南沙美济礁(陡坡型,水深5-50米)与永暑礁北外沙洲(平坦型,水深5-15米),采集了46种鹿角珊瑚共170份样本及周边海水样本。采用16S rRNA基因高通量测序,并结合中性群落模型(NCM)、功能预测(PICRUSt2)、共现网络分析及宿主系统发育关联分析等方法,系统比较了两礁区珊瑚共生细菌的组成与功能差异。
结果显示,美济礁珊瑚富集以内噭菌属为代表的γ-变形菌纲类群,而北外礁则富集拟杆菌门、粘球菌门等参与有机质降解的多样化类群,两礁区细菌物种组成差异显著。NCM分析表明,两礁区的群落组装均主要由确定性过程(环境筛选和宿主选择)驱动,随机过程贡献微弱。Mantel检验进一步显示,宿主系统发育距离与微生物群落差异无显著相关性,而溶解氧、初级生产力等环境因子与关键共生菌属的分布显著相关。这表明,在属级水平上,环境异质性对珊瑚共生菌群结构的塑造作用强于宿主系统发育信号。
论文共同第一作者、贵州师范大学硕士研究生余文表示,尽管物种组成差异明显,两礁区珊瑚共生细菌的核心代谢功能却高度保守。在检测的369条KEGG代谢通路中,仅8条(2.2%)存在显著差异,其余97.8%的通路丰度模式高度一致。共现网络分析显示,北外礁的细菌互作网络节点更多、连接更密集,美济礁则呈现更高的模块化程度,但两礁区功能对应的核心模块(如碳固定、氨基酸代谢、生物膜形成等)保持一致。
该研究首次在鹿角珊瑚属水平上系统量化了环境筛选与宿主系统发育对共生菌群构建的相对贡献,明确环境异质性为主导因素,并揭示了珊瑚共生体通过“分类学可塑性+功能稳定性”的协同策略应对环境变化的适应机制。这一发现为理解珊瑚对全球变化的响应提供了新视角。
相关论文信息:https://doi.org/10.1186/s42523-026-00616-y
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