轉(zhuǎn)自：http://www.ebiotrade.com/newsf/2021-11/20211104013836030.htm
研究該物種的背景意義: 海草在全球沿海環(huán)境中形成廣闊的草地，為魚類提供繁殖地和食物。海草是在大約 1 億年前從陸生開花植物遷移回大海進化而來的，而水下的海草是否具有與類似陸生植物共生系統(tǒng)，仍然還不清楚。
2021年11月3日，Nature雜志在線發(fā)表了來自德國馬普研究所Wiebke Mohr課題組題為“Terrestrial-type nitrogen-fixing symbiosis between seagrass and a marine bacterium”的研究論文。該研究鑒定到生活在貧營養(yǎng)地中海中最高產(chǎn)量的海草P. oceanica的根組織內(nèi)具有能固氮的海洋細(xì)菌，其可以向海草提供氨和氨基酸以換取糖與海草形成共生，其發(fā)現(xiàn)讓人聯(lián)想到陸生植物固氮共生的特征。
海草在全球沿海環(huán)境中形成廣闊的草地，為魚類提供繁殖地和食物。此外，海草草甸在減少二氧化碳 (CO2 )方面發(fā)揮著重要作用，因為它們的生物質(zhì)產(chǎn)量大。這種生物質(zhì)生產(chǎn)所需的氮 (N) 通常被認(rèn)為是海草通過周圍環(huán)境中的葉子和根吸收，然而也有許多海草在貧營養(yǎng)，N低含量的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)。是否能固氮可能是它們持續(xù)成功的關(guān)鍵，尤其是在缺氮水域，一直是許多海洋微生物學(xué)研究的焦點。事實上，已經(jīng)在海草葉、根和周圍的沉積物中發(fā)現(xiàn)了固氮的跡象。然而，到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)海草與固氮細(xì)菌之間的直接關(guān)聯(lián)。
該研究選取了生活在貧營養(yǎng)地中海中最高產(chǎn)量的海草P. oceanica，并使用遺傳分析以及16S rRNA 偶聯(lián)熒光原位雜交的技術(shù)，以視覺識別海草組織樣本中的固氮細(xì)菌。研究發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌以高密度存在于P. Oceanica 根組織中，相當(dāng)于根中所有細(xì)菌的 80%，并將其命名為“ Candidatus Celerinatantimonas neptuna”。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)該細(xì)菌的16S rRNA序列與先前從鹽沼草樣本中分離的固氮細(xì)菌具有 95% 的相似性。同時對該細(xì)菌mRNA轉(zhuǎn)錄本的分析得到與固氮系統(tǒng)相關(guān)的蛋白質(zhì)（例如結(jié)構(gòu)蛋白和電子轉(zhuǎn)移所需的蛋白質(zhì)）的表達(dá)，以及作為有助于所需氧氣管理的相關(guān)系統(tǒng)。同時，海草中的幾個高度轉(zhuǎn)錄的基因表明該系統(tǒng)對固氮后產(chǎn)生的氨基酸合成的潛在貢獻。
之后，該研究在該系統(tǒng)中添加了含有氮15同位素 ( 15N 2 ) 的氮氣，結(jié)果顯示細(xì)菌介導(dǎo)的固氮與海草的直接相關(guān)性，并且可以滿足植物在生長季節(jié)的大部分氮需求。此外，在實驗過程中，幾種氨基酸（預(yù)計會通過固氮產(chǎn)生的氨迅速產(chǎn)生）中示蹤氮的水平增加，這一發(fā)現(xiàn)與細(xì)菌和植物之間分子的活躍交換一致。
綜述所說，該研究結(jié)果暗示了一個類似于陸生豆科植物-微生物固氮系統(tǒng)的系統(tǒng)，即植物為微生物提供碳水化合物，這些碳水化合物使用最近固定的氮轉(zhuǎn)化為氨基酸，然后將氨基酸轉(zhuǎn)移到植物。后續(xù)的研究將會關(guān)注到海草如何調(diào)控固氮細(xì)菌的生長，及如何分離出固氮細(xì)菌進行進一步的分析。
