11月6日，美國《Science》（《科學(xué)》）雜志發(fā)表中國廈門大學(xué)教授林森杰課題組的最新研究成果——通過蟲黃藻基因組解讀甲藻基因表達(dá)和珊瑚共生的分子機(jī)制。該成果以蟲黃藻作為模式生物，通過基因組測序，在國際上首次系統(tǒng)完整地分析了甲藻基因組的結(jié)構(gòu)特性，描繪了珊瑚蟲和蟲黃藻共生過程中相互作用的分子機(jī)制。該研究成果不但填補(bǔ)了國內(nèi)空白，且處于國際領(lǐng)先水平。

甲藻是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級生產(chǎn)者之一，其中蟲黃藻（屬甲藻門）是珊瑚礁中必不可少的共生藻。在海洋中，甲藻這些微小的海洋生物自由漂浮，或與珊瑚共生，成為一大群軟體動物、小魚和珊瑚物種的“午餐”。許多甲藻在近海易形成赤潮并產(chǎn)生毒素，會對沿海環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和人類健康造成影響。當(dāng)赤潮發(fā)生時，貝類吃下甲藻，生成的毒素會在其體內(nèi)富集，隨后對整個食物鏈產(chǎn)生影響，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損害和公共衛(wèi)生問題，這在全球已變得越來越常見。同時，赤潮也會毒害貝類養(yǎng)殖區(qū)，造成甲藻拋棄珊瑚礁讓其緩慢地白化死亡。然而，科學(xué)家至今對調(diào)控甲藻特性及對不同環(huán)境的強(qiáng)適應(yīng)能力背后的分子遺傳機(jī)制所知甚少。

文章第一作者林森杰說，珊瑚與甲藻互惠互利，蟲黃藻對珊瑚而言必不可少，珊瑚依賴甲藻的光合作用作為糖類及營養(yǎng)化合物的來源生長及成礁。沒有甲藻，珊瑚會白化無法生長，甚至死亡。但這種關(guān)系似乎對蟲黃藻并非必不可少，盡管在營養(yǎng)物貧乏的海洋生態(tài)環(huán)境中，珊瑚宿主的代謝廢物提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)。

全球變暖與海洋酸化對珊瑚礁的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅，導(dǎo)致珊瑚失去共生藻或光合色素而變白，最終因失去營養(yǎng)供應(yīng)而導(dǎo)致珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)崩潰，這種現(xiàn)象被稱為“珊瑚白化”。據(jù)初步估算，與20世紀(jì)50年代相比，目前我國珊瑚礁面積減少約80%，處于健康和非健康狀態(tài)的各占50%。如果珊瑚礁大量減少或完全滅絕，將引發(fā)食物鏈的一系列連鎖反應(yīng)，從而改變海洋的生態(tài)結(jié)構(gòu)。因此，研究珊瑚—蟲黃藻的共生關(guān)系如何建立，以及這種關(guān)系在環(huán)境脅迫下如何失衡和可能的修復(fù)，是國際上長期以來亟待解決的科學(xué)問題。加強(qiáng)上述問題的研究對保護(hù)珊瑚礁系統(tǒng)的多樣性及生態(tài)平衡將起到至關(guān)重要的作用。這篇論文的發(fā)表標(biāo)志著技術(shù)的進(jìn)步正使這樣的研究成為可能，并對未來更深入的研究奠定良好的基礎(chǔ)。

據(jù)悉，接下來林森杰的研究小組將對沿美國紐約長島北岸導(dǎo)致赤潮的一種甲藻的基因組進(jìn)行測序，希望最終能夠解釋甲藻進(jìn)化的機(jī)制及環(huán)境條件對其生活方式的影響。

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