【LorMe周刊】天然束毛藻群落对富铁粉尘颗粒的选择性收集

作者:邵正英,南京农业大学博士在读。主要研究铁载体介导的根际细菌互作。

周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊为您介绍天然束毛藻群落对对自然环境中富铁粉尘颗粒的选择性收集。原文来自于2019年发表在The ISME Journal上的文章《Selective collection of iron-rich dust particles by natural Trichodesmium colonies》。

摘要

粉尘是海洋的一种重要的铁素来源,但由于粉尘的快速沉降和其中铁素的较慢溶解,限制了浮游植物对粉尘中铁素的利用。然而束毛藻群落可以打破这些障碍,主动捕获粉尘并激活其中铁的溶解。本文研究发现束毛藻对粉尘颗粒的收集具有选择性。结果表明,束毛藻可感知粉尘中的铁,并选择性的收集富铁粉尘颗粒。此功能有助于束毛藻对粉尘中铁素的获取,利于束毛藻自身的生长以及海洋区域的营养循环和生产力提升。

1  自然束毛藻群落收集颗粒的表征方案
天然束毛藻群落对粉尘颗粒的聚集具有选择性-它更倾向于收集富铁颗粒而不是缺铁颗粒
通过对天然束毛藻群落中分别添加三种粉尘颗粒:天然粉尘、去铁粉尘、覆盖铁粉尘,并对其观察、记分(共有三项分数,详细规则见表1),发现天然粉尘和覆盖铁粉尘三个指标显著高于去铁粉尘,表明束毛藻群落可能可以感知Fe的存在,并对其粉尘进行收集。进一步利用硅藻和石英两种表面结构不同的硅酸盐颗粒验证束毛藻对富铁颗粒的收集作用,验证发现两种材料间并没有显著差异,表明颗粒的表面结构对束毛藻收集没有显著影响(图1)。而束毛藻对于富铁颗粒的收集显著高于去铁颗粒,进一步说明束毛藻可选择性收集富铁颗粒。此外,束毛藻与去铁天然粉尘的长期互作(LT)较最初互作(ST)更低,说明随着时间变化,束毛藻会逐渐丢弃去铁粉尘。

图1  束毛藻与不同铁含量的粉尘、硅藻、石英颗粒之间的相互作用.

a-c: 束毛藻与不同类型粉尘互作孵育,d, e: 束毛藻与硅酸盐颗粒互作孵育的;按相互作用参数分组:短期互作(ST)(a,d)、中期聚合(Centering)长期互作(LT)相互(c,e);条形图表示每个类别中的群落数,总菌落数在条形图的顶部显示;交互强度由颜色表示,红色(++)表示强烈交互作用,橙色(+)表示轻微交互作用,白色(-)表示无交互作用。

富铁颗粒有助于束毛藻菌落稳定性
研究发现束毛藻群落稳定性与铁也有一定的相关性。富铁颗粒群落稳定性显著高于去铁颗粒(图2),说明富铁有助于束毛藻群落的稳定性,这有可能是因为富铁有利于束毛藻的生长。
图2  不同颗粒对群落稳定性的影响.
束毛藻群落在与不同颗粒互作24h之后,完整群落所占的百分比有所不同;富铁颗粒较去铁颗粒显著提高束毛藻群落的完整性。
天然束毛藻群落对亚微米级颗粒的选择作用

为了拓展束毛藻群落对其他类型、尺寸的颗粒的互作模式的了解,作者进一步添加了一种难溶性赤铁矿,探究束毛藻是否可以感应并选择这种难溶性的铁。结果发现添加的57Fe-赤铁矿可以被选择并停留在群落中心(图3),说明束毛藻可以选择这种类型的铁且没有识别它的难溶性。此外发现57Fe-赤铁矿的分布呈梯度变化,中间内部含量更高,边缘相对更低(图3),进一步说明了束毛藻对颗粒的搬运作用。

3  利用同位素标记图像显示57Fe-赤铁矿在束毛藻群落内的分布情况

红色表示57Fe的存在,绿色表示56Fe(自然环境所含的铁)的存在

人工培养的红海束毛藻是否可以与粉尘互作?

当红海束毛藻IMS101以单个丝状形态存在时几乎不与粉尘互作,作者猜测对否形成群落与粉尘的互作有关,因为束毛藻分泌多糖有利于粉尘的附着。因此,作者将IMS101分别在富铁和限铁培养基中培养,发现富铁对群落的形成没有显著影响,而限铁培养可促进束毛藻群落的形成。因此作者认为缺铁是驱动束毛藻形成群落的主要原因之一。
4  束毛藻与粉尘相互作用示意图.
1. 束毛藻可以更好的对富铁粉尘(中)较去铁粉尘进行收集、聚集;2.虽然最初与富铁粉尘的相互作用在不同时期(中)有很大差异,但在24h孵育之后,同样会导致大部分颗粒滞留(中);3.不含铁的颗粒只有少部分在最初被收集(左上),而且之后经常从群落(左中)中移除,从而产生无颗粒的群落(左下)。当束毛藻IMS 101为单状时(右上),不会粉尘产生互作。当诱导群落形成之后(在限铁和较高的密度条件下),菌落很容易与粉尘(右中)相互作用,但孵育24h(右下角)颗粒没有在核心部位集中。
总结

本文研究发现束毛藻可以感应粉尘中铁的含量并根据其含量对其进行选择,将富铁颗粒转移至群落核心部位,而对于去铁颗粒,束毛藻群落附着的更低,哪怕最初这些无铁颗粒与群落附着,后期也会对其转移丢弃。同时,铁浓度对于束毛藻群落的形成也是关键因素之一,缺铁有助于束毛藻群落的形成,而束毛藻也相应倾向于与富铁颗粒进行互作。铁素对束毛藻群落形成具有重要影响,缺铁可诱导束毛藻形成群落,收集更多铁素以供生长所需。同时作者也发现在束毛藻收集富铁颗粒之后,可通过群落核心的细菌释放的铁载体对其进行利用。

论文ID

原名:Selective collection of iron-rich dust particles by natural Trichodesmium colonies

译名:天然束毛藻群落对富铁粉尘颗粒的选择性收集

期刊:The ISME Journal (2019) 

IF9.493

发表时间:2019.8

通讯作者:Yeala Shaked

通讯作者单位:耶路撒冷希伯来大学

作者专栏
【LorMe周刊】 微生物铁载体与根际健康
(0)

相关推荐

  • 科研 | The ISME Journal:微生物对一氧化二氮的消耗位于海洋中生产一氧化二氮的中层及表面区域

    编译:Rivc,编辑:木木夕.江舜尧. 原创微文,欢迎转发转载. 导读 海洋是N2O的净来源,N2O是有效的温室气体和臭氧消耗剂.但是,通过微生物消耗N2O来去除N2O的限制很有限,并且测量速率仅限于 ...

  • 激光脱毛帮你摆脱浓密汗毛困扰

    特定波长的激光可穿过表皮,进入到真皮内,选择性地被毛发和毛囊中的黑素颗粒吸收,产生光热效应,毛发内的热能可向周围传导,将毛囊及干细胞等'毛根'彻底破坏,产生永久性脱毛.而毛囊周围正常组织因不含黑素颗粒 ...

  • 国内技术动态(378)

    #1 BDO核心催化剂实现国产化 上周,从河南开祥精细化工有限公司传出消息,国内首套采用国产催化剂的1,4-丁二醇(BDO)生产线在该公司2×4.5万吨/年1,4-丁二醇装置上成功运行. 该装置所选用 ...

  • 快速区分摩西西、铁龙生、干青、花青的区别

    这些偏门的品种经常会被人们混淆,因为市面上不常见,所以也很少有人能分清这几者的差别,毛哥今天给大家说说如何快速区分摩西西.铁龙生.干青.花青的区别. 什么是摩西西 摩西西是瑞典学家在缅甸的摩西西镇发现 ...

  • 静电安全 (4)

    对于粉尘来说,静电产生也是接触起电. 在烟花爆竹的生产中,曾经出现过由于筛药.装填等操作产生的静电火花,引起重大伤亡事故的情况. 分体具有分散性和悬浮性的特点,分散性使得粉体具有比固体大很多倍的表面积 ...

  • 【能量矿石疗愈】018 赤铁矿丨助你阻挡邪恶,修复自身能量场

    赤铁矿 Hematite 别称:黑胆石 矿石属性:火 净化方式:香氛/音频/晶洞/烟熏 颜色:黑.灰黑 赤铁矿原本形态是红色的,古老的欧洲巫师将黄铁矿的土壤视为[大地之母的血液],在中国称为[赭石]~ ...

  • 免疫磁性细胞分选基本原理

    免疫磁珠细胞分选是基于细胞表面抗原能与连接有磁珠的特异性抗体结合的特性,在外加磁场中,通过抗体与磁珠相连的细胞被吸附而滞留在磁场中,而无该种表面抗原的细胞由于不能与连接着磁珠的特异性抗体结合不具磁性, ...

  • 科研 | FEMS Microbiol. Ecol.:牛瘤胃中不同木质纤维素类牧草附着微生物群落的时间变化

    编译:一瞬流星,编辑:小菌菌.江舜尧. 原创微文,欢迎转发转载. 导读 瘤胃微生物与饲料颗粒的附着对饲料的发酵,降解和消化至关重要.但是,饲料的理化性质对瘤胃微生物定植的影响程度尚不清楚.我们假设瘤胃 ...

  • 【LorMe周刊】菌根真菌的群落组成和生物量能否影响菌根的功能?

    作者:彭海英,南京农业大学硕士在读,主要研究菌根与微生物互作. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊介绍AM真菌群落中物种丰度的功能相关性和功能优化.原文于202 ...

  • 【LorMe周刊】噬菌体对群落的影响:是敌是友?

    作者:杨可铭,南京农业大学博士在读.主要研究利用噬菌体防治土传病害. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊介绍病毒(噬菌体)捕食对微生物(细菌)群落组成和功能的影 ...

  • 【LorMe周刊】“作弊”促进竞争物种在群落中共存

    作者:曹可豪,南京农业大学硕士在读,研究方向为高产铁载体抗病和促生功能菌株的筛选. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊为您介绍作弊促进竞争物种在群落中共存.原文 ...

  • 【LorMe周刊】多样性种植的好处:优化了集约农业土壤中的AMF群落

    作者:栗晗,南京农业大学硕士在读,主要研究丛枝菌根真菌与植物互作. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊介绍提高作物多样性可以丰富集约农业的丛枝菌根真菌群落.原文 ...

  • 【LorMe周刊】共享维生素:钴酰胺揭示群落中微生物相互作用

    作者:曹文慧,南京农业大学硕士在读.主要研究根际资源调控根际微生物互作. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊为您介绍一篇关于钴酰胺介导微生物互作的综述性文章.原 ...

  • 【LorMe周刊】作物产量高不高,土壤原生动物也有发言权!

    作者:宋宇琦 ,南京农业大学博士在读.主要研究根际原生动物和根际健康. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊为您介绍土壤原生生物群落如何受施肥影响及其与作物产量间 ...

  • 【LorMe周刊】返璞归真:根系分泌物与粮食安全

    作者:曹文慧,南京农业大学硕士在读.主要研究根际资源调控根际微生物互作. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊为您介绍一篇关于根系分泌物与粮食安全的综述性文章,原 ...

  • 【LorMe周刊】我国土传青枯病的前世今生

    作者:张耀予,南京农业大学硕士在读.主要研究青枯病菌的根际入侵过程. 周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊为您介绍我国土传青枯病研究的发展历史.原文于2017年发 ...

  • 【LorMe周刊】新资源丰富悖论:资源丰富对细菌-噬菌体共进化的影响

    作者:王佳宁,南京农业大学博士在读.主要研究温度和资源对青枯菌-噬菌体互作的影响.     LorMe周刊主要展示LorMe团队成员优秀周报,每周定期为您奉上学术盛宴!本期周刊基于2016年发表于&l ...