高度に特異的な光共生体を環境中で獲得する際のスポンジマイクロバイオームの安定性

Sponge microbiome stability during environmental acquisition of highly specific photosymbionts.

• Maya Britstein
• Carlo Cerrano
• Ilia Burgsdorf
• Luca Zoccarato
• Nathan J Kenny
• Ana Riesgo
• Maya Lalzar
• Laura Steindler

抄録

本研究では、原位置移植を用いて、海綿体によるシアノバクテリア共生体の水平獲得の最初の証拠を提示した。移植後数ヶ月後には、宿主である海綿体（Petrosia ficiformis）による共生体の獲得が、異なる海綿体標本上で異なる時期に出現していた。さらに、ゲノムDNA（gDNA）と相補的DNA（cDNA）の16S rRNA遺伝子増幅配列決定とメタトランスクリプトームを用いて、共生シアノバクテリウムであるCandidatus Synechococcus feldmanniiの獲得が、宿主であるP. ficiformisに関連する多様な微生物相にどのような影響を与えたかを調べた。驚くべきことに、シアノバクテリアの共生体獲得時には、構造レベル（gDNA含量）と活性レベル（cDNA発現）の両方において、微生物相は比較的安定した状態を保っていた。トランスクリプトームレベルでは、光合成がシアノバクテリアの獲得後に得られた主な機能であった。カロテン産生に関わる遺伝子や酸化ストレス耐性に関わる遺伝子は、Ca.feldmanniiでは、カロチン産生や酸化ストレス耐性に関わる遺伝子が高発現しており、この共生体は有害な光照射から自分自身や宿主を守っている可能性が示唆された。この記事は著作権で保護されています。すべての権利を保有しています。

In this study we used in situ transplantations to provide the first evidence of horizontal acquisition of cyanobacterial symbionts by a marine sponge. The acquisition of the symbionts by the host sponge Petrosia ficiformis, which was observed in distinct visible patches, appeared several months after transplantation and at different times on different sponge specimens. We further used 16S rRNA gene amplicon sequencing of genomic DNA (gDNA) and complementary DNA (cDNA) and metatranscriptomics to investigate how the acquisition of the symbiotic cyanobacterium Candidatus Synechococcus feldmannii perturbed the diverse microbiota associated with the host P. ficiformis. To our surprise, the microbiota remained relatively stable during cyanobacterial symbiont acquisition at both structural (gDNA content) and activity (cDNA expression) levels. At the transcriptomic level, photosynthesis was the primary function gained following acquisition of cyanobacteria. Genes involved in carotene production and oxidative stress tolerance were among those highly expressed by Ca. S. feldmannii, suggesting that this symbiont may protect itself and its host from damaging light radiation. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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