黑海深处有“深红色荧光”,竟是因为这些菌?!

意大利学者Cristiana Callieri等人于2019年2月28日在《The ISME Journal》上发表题目为《The mesopelagic anoxic Black Sea as an unexpected habitat for Synechococcus challenges our understanding of global “deep red fluorescence”》的文章。

该研究证实了在黑海深海区域“深红色荧光”(一种叶绿素a 荧光信号)的出现和Synechococcus spp. 的存在。此外,还验证了Synechococcus 菌株BS56D在深海中的存活能力且会积累叶绿素a,进而可能导致有“深红色荧光”的荧光信号产生。

文章摘要

黑海是世界上最大的不完全混合湖,其中90%(从100米深到1000米深)的水都是缺氧水。在深海洋水区域有被称为“深红色荧光”的荧光信号,一种叶绿素a-(Chl a)信号,还很少被了解。

在两次巡航中,我们在深度为750m的水域中反复发现每毫升水中含有多达103个海洋微型蓝细菌(picocyanobacteria),并分离出两种富含藻红蛋白的聚球藻属(Synechococcus sp.)菌株(BS55D和BS56D)。对BS56D进行检测,结果表明其具有高适应性,包括在缺氧/黑暗条件下Chl a的积累以及当再次暴露于光时其光合作用的能力。两种菌株的全基因组测序表明了基因的存在,证实了菌株可在恶劣的中胚层环境中存活的假设。

这一发现提供了新的证据,支持早期关于“深红色荧光”信号与深度缺氧海洋中存活的微生物细菌群体有关这一猜。因此,建议以后重新考虑可存活的聚球藻属在黑暗深水中的生态作用。

文中主要图片说明

图1由三个Argo浮标(模型PROVORCTS-4 NUT)测量的叶绿素a(左上)和溶解氧(右上)浓度分布。

图2 2015年在黑海西部环流(St. 307:43.17N-29.00E)两次巡航期间进行的Synechococcus spp.丰度剖面图与2016年夏季获得的新剖面图进行了比较。

图3 在实验48天期间SynechococcusBS56D在有氧/光和缺氧/黑暗条件下生长的情况。a Synechococcus的数量,b叶绿素a细胞含量,c PSII的光合活性。

图4 SynechococcusBS55D和BS56D spp. 的最大可能系统发育树与来自海洋,咸水,广盐水和淡水栖息地的新型菌株的代表的系统发育基因组学。

图5 海洋,沿海和淡水Synechococcus spp.(包括新BS55D和BS56D)中PBS基因簇的结构和相似性。PBS类型I,II,III(a-d)和IIB。PC:藻蓝蛋白; PE:藻红蛋白; AplA:Allophycoyanin样蛋白; 藻胆素裂解酶:CpeY,CpeZ,CpeF,CpeS,CpeT,CpeU,RpcG,RpcE,RpcE,RpcF,RpcT; 比林合成:pebA,pebB。




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