Phycosphere является микромасштабная слизи область , которая богата органическим веществом , окружающим фитопланктон клетку. Эта область богата питательными веществами из-за внеклеточных отходов клетки фитопланктона, и было высказано предположение, что бактерии обитают в этой области, чтобы питаться этими питательными веществами. Эта среда с высоким содержанием питательных веществ создает микробиом и разнообразную пищевую сеть для микробов, таких как бактерии и простейшие . [1] Также было высказано предположение, что бактериальные сообщества в фикосфере являются видоспецифичными и могут варьироваться в зависимости от различных факторов окружающей среды . [2]
С точки зрения сравнения, phycosphere в фитопланктоне было предложено аналогичное ризосфере в растениях , что корневая зона важна для рециркуляции питательных веществ. И корни растений, и фитопланктон выделяют химические вещества, которые резко изменяют их непосредственное окружение, включая изменение pH и уровня кислорода. Что касается построения сообщества, хемотаксис используется в обеих средах для распространения пополнения микробов. В ризосфере хемотаксис используется хозяином - растением - для обеспечения подвижности почвы, что способствует колонизации микробов. В фикосфере высвобождение фитопланктоном определенных химических экссудатов вызывает реакцию бактериальных симбионтов, которые демонстрируют передачу сигналов хемотаксиса, тем самым обеспечивая рекрутирование микробов и последующую колонизацию. В интерфейсах также есть несколько похожих микробов, химических веществ и метаболитов, участвующих во взаимодействиях хозяин-симбионт. Сюда входят такие микробы, как Rhizobium, который в фикосфере зеленых водорослей оказался наиболее распространенным микробом по сравнению с другими многочисленными членами сообщества. Такие химические вещества, как диметилсулониопропионат (DMSP) и 2,3-дигидроксипропан-1-сульфонат (DHPS), а также метаболиты, такие как сахара и аминокислоты, участвуют в механизмах действия обоих микробиомов.
Взаимодействие фитопланктона и бактерий
В микромасштабных взаимодействиях между фитопланктоном и бактерий являются сложными. Взаимодействие фитопланктона и бактерий потенциально может быть паразитическим , соревновательным или мутуалистическим .
Взаимодействие между фитопланктоном и бактериями в фикосфере может иметь потенциально важное значение в регионах океана с низким содержанием питательных веществ и является примером мутуализма. В морских экосистемах с низким содержанием питательных веществ (т.е. олиготрофные регионы океанов), это может быть потенциально полезным для фитопланктон иметь реминерализации бактерии в phycosphere для питательного переработки . Было высказано предположение, что, хотя активность бактерий может быть низкой, таксономическое разнообразие и разнообразие питательных веществ высоки. [3] Это может предполагать, что виды фитопланктона могут полагаться на разнообразный набор бактериальных взаимодействий для переработанных питательных веществ в этих олиготрофных регионах, а бактерии полагаются на органическое вещество, окружающее фикосферу, в качестве источника пищи.
Однако взаимодействия бактерий и фитопланктона в фикосфере могут быть паразитическими . В тех же олиготрофных регионах с низким содержанием питательных веществ фитопланктон , испытывающий стресс по питательным веществам, может быть не в состоянии производить этот защитный слой слизи или связанные с ним антибиотики . Эти бактерии , которые также пищевые подчеркнул, могут убить фитопланктон и использовать его в качестве субстрата пищи. [4]
Кроме того, бактерии метаболизируют органические вещества посредством аэробного дыхания , которое истощает кислород из воды и может снизить pH водяного столба. Если производится достаточное количество органических веществ , бактерии потенциально могут нанести вред фитопланктону, сделав воду более кислой . (См. Также эвтрофикация ).
Примеры бактерий, связанных с фикосферой
В действительности фактическое бактериальное разнообразие в фикосфере чрезвычайно разнообразно и зависит от факторов окружающей среды, таких как турбулентность в воде (так что бактерии могут прикрепляться к слизи или клетке фитопланктона) или от концентрации питательных веществ. Кроме того, бактерии имеют тенденцию быть узкоспециализированными, когда они связаны с этой областью. Тем не менее, вот несколько примеров родов бактерий, связанных с фикосферой.
- Псевдомонады
- Ахромобактерии
- Розеобактер
- Flavobacteraceae
- Alteromonadaceae
- Athrospira plantensis
- Terrimonas rubra
- C.vulgaris
- Седиминибактерии
- Chryseobacterium
Смотрите также
- Биоминерализация
- Гологеномная теория эволюции
- Морские микроорганизмы
- Микробная петля
- Микробиота
Рекомендации
- ^ Sigee, Дэвид (2005). Пресноводная микробиология: биоразнообразие и динамические взаимодействия микроорганизмов в водной среде . Западный Сассекс, Англия: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-48529-2.
- ^ Сапп, Мелани; Schwaderer, Anne S .; Уилтшир, Карен Х .; Хоппе, Ханс-Георг; Гердц, Гуннар; Викельс, Антье (31 января 2007 г.). "Видовые бактериальные сообщества в фикосфере микроводорослей?". Микробная экология . 53 (4): 683–699. DOI : 10.1007 / s00248-006-9162-5 . PMID 17264999 .
- ^ Коул, Джонатан Дж. (1982). «Взаимодействие между бактериями и водорослями в водных экосистемах». Ежегодный обзор экологии и систематики . 13 : 291–314. DOI : 10.1146 / annurev.es.13.110182.001451 .
- ^ Азам, Фарук; Мальфатти, Франческа (октябрь 2007 г.). «Микробное структурирование морских экосистем». Природа . 5 (10): 782–791. DOI : 10.1038 / nrmicro1747 . PMID 17853906 .
5. Сеймур, Джастин Р. и др. «Приближение к фикосфере: экологический интерфейс для взаимоотношений фитопланктона и бактерий». Природная микробиология, т. 2, вып. 7, 2017, стр. 1–13., DOI: 10.1038 / nmicrobiol.2017.65.
6. Kim, B.-H., Ramanan, R., Cho, D.-H., Oh, H.-M., & Kim, H.-S. (2014). Роль Rhizobium, бактерии, способствующей росту растений, в увеличении биомассы водорослей за счет мутуалистического взаимодействия. Биомасса и биоэнергетика, 69, 95–105. DOI: 10.1016 / j.biombioe.2014.07.015
7. Гэн Х. и Белас Р. (2010). Молекулярные механизмы, лежащие в основе симбиоза розеобактер – фитопланктон. Текущее мнение в области биотехнологии, 21 (3), 332–338. DOI: 10.1016 / j.copbio.2010.03.013 8. Раманан, Р., Канг, З., Ким, Б.-Х., Чо, Д.-Х., Джин, Л., О, Х.-М. ., & Ким, Х.-С. (2015). Бактериальное разнообразие фикосферы зеленых водорослей обнаруживает очевидное сходство в разных средах обитания. Исследование водорослей, 8, 140–144. DOI: 10.1016 / j.algal.2015.02.003
9. Шарф, Б. Е., Хайнс, М. Ф., и Александр, Г. М. (2016). Системы передачи сигналов хемотаксиса в модельных ассоциациях полезных растений и бактерий. Молекулярная биология растений, 90 (6), 549–559. DOI: 10.1007 / s11103-016-0432-4