烟台海岸带研究所阐明海洋灾害水母横裂生殖过程中微生物作用机制

海洋无脊椎动物与其体内外共附生微生物组成共生功能体，后者能够影响宿主的变态发育和繁殖。然而，目前对微生物在灾害水母变态发育和繁殖等生活史过程中的作用机制缺乏认识。

基于宏基因组学研究揭示了海月水母横裂生殖过程共附生微生物组多样性以及关键功能基因变化（图1）。组装了涵盖变形菌门和弯曲菌门在内的43个高质量宏基因组组装基因组（MAGs）。研究表明横裂生殖过程不同生活史阶段间共附生微生物发生重组，其功能发生显著改变。发现在海月水母丧失摄食能力时期，其共附生微生物组中与氨基酸、维生素和辅因子生物合成以及碳固定过程相关的基因丰度显著升高，表明海月水母共附生微生物具有参与宿主关键营养合成的功能潜力。识别4种真核样蛋白结构域、3种细菌分泌系统和2种抗病毒防御系统可能在海月水母横裂生殖过程微生物定植中发挥重要作用。该研究为揭示横裂生殖过程中水母与微生物互作机制提供了新认识，论文在国际微生物生态学学会期刊《ISME Communications》上发表（Peng et al.,2024,ISME Communications）。

图1 海月水母横裂生殖过程中微生物MAGs组成和营养功能变化

基于灭菌处理手段，结合生理指标测定、16S rRNA基因扩增子测序、转录组测序、单细胞转录组测序和代谢组测序等技术，深入研究了海月水母横裂生殖过程中共附生微生物对水母变态发育的影响机制（图2）。研究发现灭菌处理延迟了横裂生殖启动，造成了横裂体裂节数和释放碟状体数目显著减少，而这些异常可以通过原生微生物群落的重新定植来恢复。功能预测揭示了海月水母共附生蓝细菌可能参与合成视黄醛并进而影响视黄酸信号级联，从而驱动横裂生殖启动过程。另外，发现海月水母水螅体共附生微生物群可能通过调控刺细胞动态影响海月水母的摄食行为。该研究提供了微生物调控海月水母早期生活史关键过程的新认知，为微生物防控水母暴发技术研发提供了重要参考，论文在Cell旗下综合性期刊《iScience》上发表（Peng et al.,2023,iScience）。

图2 微生物调控海月水母横裂生殖过程图

中国科学院烟台海岸带研究所博士研究生彭赛君为论文第一作者，董志军研究员为论文通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金委山东联合基金、中国科学院战略性先导科技专项、泰山学者青年专家等项目支持。