海洋所研究揭示深海偏顶蛤及其共附生菌协同解毒机制
时间 : 2021-11-28     

近日,中国科学院海洋研究所李超伦课题组和孙松课题组合作在深海偏顶蛤适应深海高硫化物环境机制方面取得新进展,相关成果以题为“Adaption to hydrogen sulfide-rich environments: Strategies for active detoxification in deep-sea symbiotic mussels, Gigantidas platifrons”的研究论文发表于环境科学与生态学领域期刊Science of the Total Environment(JCR 1区,IF 7.96)。  

深海冷泉和热液孕育着独特的生命形式和特殊的生命过程。深海大型生物依靠体内共生或体表附生微生物的化能合成作用提供物质能量,聚集形成繁茂的生物群落。然而,深海环境特别是热液环境中,富含硫化物和重金属等有毒物质。对于深海生物环境适应性和解毒机制的解析是认识和理解深海生命过程的重要方面。 

平端深海偏顶蛤Gigantidas platifrons是少数能同时生活在冷泉和热液生境中的大型生物之一,为深海共生生物环境适应性研究提供了天然的生物模型。本研究基于“科学”号在我国南海冷泉和日本冲绳海槽热液区采集的深海偏顶蛤样品,开展了宏转录组测序和实验室培养实验,研究结果揭示深海偏顶蛤从细胞外到细胞内的系列硫化物氧化和解毒机制。首先,鳃丝细胞外表面附生硫氧化细菌,能够对外部环境中的硫化物进行氧化;其次,内共生的甲烷氧化菌利用硫氧化基因氧化细胞内的硫化物,为贻贝宿主提供额外的电子和能量来源,提高其对环境的适应能力;此外,深海偏顶蛤基因组编码多拷贝的SQR蛋白,通过线粒体硫化物氧化途径快速解毒,并为线粒体氧化磷酸化提供电子促进能量合成。本研究揭示的深海偏顶蛤及其共附生菌的协同解毒机制,为深海共生生物特殊环境适应性机制提出了新的认识。

  
 
深海偏顶蛤采样点

 

深海偏顶蛤及其鳃丝共附生菌的硫化物氧化和解毒模式图 

 

中国科学院海洋研究所孙妍博士、王敏晓副研究员为论文共同第一作者,李超伦研究员和孙松研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、重大科学装置基础研究项目、“科学”号高端用户项目支持。 
(本文来源于海洋所官网,“科学”号信息员封婧编辑)