群体感应信号介导下弧菌对珊瑚白化的诱发机制研究
批准号:
42106096
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
程珂珂
依托单位:
学科分类:
生物海洋学与海洋生物资源
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
程珂珂
中文摘要
海洋弧菌引发的白化事件对珊瑚礁生态健康造成了巨大的冲击。前期的研究证实群体感应(quorum sensing, QS)信号调控着弧菌的增殖及其与珊瑚共附生细菌的互作,有望成为珊瑚白化的诱因。然而目前对于QS信号影响下的弧菌行为和白化机制尚不清楚,对共附生细菌群落的稳态干扰更是鲜有涉足。为此,本课题在前期工作基础上聚焦QS信号,结合原位调查与室内控制实验,拟开展三方面的研究。首先,采用宏基因组方法比较自然环境下健康与白化状态珊瑚的共附生弧菌群落结构与功能差异;其次,高通量筛选共附生弧菌并鉴定其QS信号产物;最后,构建弧菌QS分子突变株,并搭建弧菌-珊瑚互作模型,比较突变型与野生型在菌群行为和侵染能力上的差异,验证QS效应介导下的因果关系,并获得基于宏转录组学的分子调控机制。课题旨在揭示群体感应信号调节下的弧菌行为对白化的诱导效应,为珊瑚的白化成因和共生体稳态维护探寻微生物化学生态学的新理论。
英文摘要
Coral bleaching caused by marine Vibrio has damaged tremendously on the ecological health of coral reefs. Previous studies have confirmed quorum sensing (QS) signal regulates Vibrio proliferation and interaction with coral symbiotic bacteria, which expected to be the inducement of coral bleaching. However, the Vibrio behavior and bleaching mechanism under the effect of QS signal are still unclear. Further all, the interference of Vibrio to steady-state coral symbiotic bacterial community is rarely involved. Therefore, based on the previous work, this project will focus on QS signal, combining in-situ investigation and indoor control experiment, and carry out three research aspects. Firstly, the comparison of Vibrio community structural and functional differences between healthy and bleached coral under natural environment by metagenomics. Secondly, high-throughput screening of symbiotic Vibrio and identification of its QS signal products. Finally, construction of the QS knockout mutations of Vibrio. The Vibrio-coral interaction model will be established to compare the differences between wild-type and mutation in bacterial behavior and infection ability, verify the causality mediated by QS effect, as well as obtain the regulatory mechanism based on meta-transcriptomics. This project aims to reveal the process of coral bleaching caused by Vibrio under the regulation of QS signals, and establish microbial chemical ecological novel theory for the cause of coral bleaching and the maintenance of symbiont homeostasis.
群体感应(Quorum sensing, QS)信号介导了病原菌的毒力行为,并可能在珊瑚疾病发生中具有重要作用。本项目围绕病原弧菌的QS信号,探究了野外健康与白化珊瑚共附生细菌群落及功能差异,并通过室内实验揭示了弧菌QS信号诱发珊瑚白化的调控机制。首先,通过高通量测序分析了四种珊瑚的健康和白化组织,发现细菌、真菌和藻类群落在珊瑚物种之间存在高度的宿主特异性,且珊瑚白化导致机会病原菌数量增加,微生物间的互作更为复杂。其次,借助宏基因组和宏蛋白质组分析了健康和白化珊瑚微生物的功能差异,结果显示健康珊瑚保持了较低的代谢和能量消耗,维持了共生体的生存,白化珊瑚表现出异常的代谢富集,为潜在病原菌(如弧菌)破坏共生系统提供机会。最后,从白化鹿角珊瑚中分离到75种细菌,其中37个种可以产生QS信号,且12个种为弧菌属。以对珊瑚表现出较强病原性的溶珊瑚弧菌为目标菌株,分别构建了群体感应AI-1、AI-2和CAI-1系统的缺失株ΔvibM、ΔvibS和ΔvibA。室内暴露实验表明添加野生型、ΔvibS与ΔvibA的处理都会使珊瑚完全白化,而ΔvibM添加组会减缓珊瑚的疾病进程。共生体群落分析发现野生型、ΔvibS和ΔvibA突变株的加入,使弧菌科的丰度极具升高。转录组数据表明,AI-1系统通过影响共生体交流发挥干扰作用,而AI-2和CAI-1系统则通过调整珊瑚的基础代谢和生物合成等影响珊瑚健康。.本项目明确了珊瑚健康与白化状态下共附生细菌的组成与功能差异,揭示了弧菌QS信号与珊瑚白化之间的联系。相关成果已发表论文10篇,其中SCI论文8篇,在审论文1篇。研究成果为认识环境胁迫下共附生细菌在珊瑚白化中发挥的作用提供理论依据,并为预防珊瑚疾病提供具有生物安全性与普适性的微生态学策略。
藻菌互作介导的珊瑚共生体稳态维持机制
-
批准号:--
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:10.0万元
-
批准年份:2025
-
负责人:程珂珂
-
依托单位:
国内基金
海外基金