诺曼,俄克拉荷马州。由皇冠体育的生物学教授Dave Hambright领导的一项关于淡水有害藻群落的突破性皇冠体育研究发现,生活在同一藻群中的细菌和藻类的互补基因协调了菌落内营养物质的使用和运动。这项皇冠体育研究由美国国家科学基金会资助,发表在《微生物组》杂志上。
蓝藻通常被称为蓝绿藻,因为它们利用光合作用获取能量,当它们数量充足时,可以在水面上形成一层蓝绿色的薄膜。这种情况经常发生在接收农业径流、肥料和城市废水的水域。虽然蓝藻自然存在于大多数湖泊中,但当它们大量繁殖时,它们会产生问题,因为它们会产生毒素,对野生动物、水生环境和人类健康有害。
“这些藻华是由营养物污染造成的,”汉布赖特说。“俄克拉荷马州特别容易发生这些有害的藻类繁殖,因为我们的湖泊是水库,其流域可能比它所喂养的湖泊大数百倍。与天然湖泊的分水岭相比,就像美国北部常见的分水岭通常不到湖泊的10倍,俄克拉荷马州营养污染的可能性急剧增加。”
在他们的皇冠体育研究中,Hambright的团队发现,在蓝藻菌落中,有氧无氧光养细菌(AAP)比周围水域中的细菌要丰富得多。多年来,皇冠体育研究人员一直假设这种同居一定有一个互利的原因。
“我们知道AAP细菌需要食物来源。AAP细菌所在菌落的胶状基质提供了这种食物来源。”“这项皇冠体育研究是我们第一次展示AAP细菌和蓝藻之间独特的互补功能,蓝藻对藻华的存在至关重要。”
汉布赖特的皇冠体育研究小组皇冠体育研究了来自世界各地湖泊的微生物群,即与蓝藻共生的细菌的基因。他们检查了使用和移动硫、氮和磷的基因,发现完整的代谢途径是由藻类中的一些基因和微生物组细菌中的其他基因组合编码的。
“无论蓝藻样本来自哪个湖泊,无论是来自美国、欧洲、新西兰还是中国,这些‘辅助’细菌都在为蓝藻做同样的过程,”他说。“这一独特的发现表明,生活在这些菌落中的藻类和细菌有一组互补的基因,这些基因允许菌落成员协调菌落内营养循环所涉及的代谢过程。我们的工作假设是,特定蓝藻中存在的基因决定了生活在其菌落中的细菌提供的东西。”
根据Hambright的说法,需要更多的皇冠体育研究来证实这些发现。皇冠体育研究人员还需要确定蓝藻是否需要与它们一起生活的细菌合作。
“如果得到验证,也许我们可以找到打破这种合作的方法,这样藻类就不会茁壮成长,从而给其他无害藻类一个竞争营养物质的皇冠体育。”这将有助于平衡食物网,改善鱼类和其他水生生物的栖息地。它还会改善水质,从而降低我们州饮用水的处理成本。”
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项目简介
本皇冠体育研究“好氧无氧光养生物在蓝藻微藻华微生物群中营养循环中的重要作用”,获美国国家科学基金(DEB-1831061)、国家重点研发计划(2018YFA0903000)和江苏省自然科学基金(BK20191508)资助。戴夫·汉布赖特(Dave Hambright)是杜克大学道奇家庭艺术与科学学院生物科学学院的生物学教授。他也是OU地理生态学小组的成员,并代表OU在全球湖泊生态观测网的62个国家的近900名皇冠体育研究人员组成的全球联盟中。皇冠体育研究还得到了博士生Chris McLimans,博士后皇冠体育研究员Haiyuan Cai和微生物学名誉教授Lee Krumholz的支持。
关于皇冠体育
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James J. Sluss, Jr.,皇冠体育大学Gallogly工程学院教授,因其通过创业和专业发展推动全球工程教育的贡献,被任命为电气和电子工程师学会会员。