海南南海熱帶海洋研究所首次在世界上培養(yǎng)成功共生的原綠藻 (Prochloron didamni?Lewin) , 該藻屬于原綠藻門, 為該門目前僅有的一個共生物種。由于它的特殊性, 全世界在此之前都還沒有人讓它離開宿主培養(yǎng)成功。

1975年美國藻類學(xué)家Lewin在海鞘的泄殖腔內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)原綠藻, 此后在世界其他熱帶海域先后發(fā)現(xiàn)該藻, 中國著名藻類學(xué)家曾呈奎院士1975年晚于Lewin教授在西沙發(fā)現(xiàn)該藻, 后來還做了超顯微結(jié)構(gòu)的研究。Lewin根據(jù)自己的發(fā)現(xiàn)并結(jié)合曾呈奎的有關(guān)建議, 在1976年提出了藻類分類的一個新門:原綠藻門, 并建立了原綠藻綱、原綠藻目、原綠藻科、原綠藻屬, 并定名該物種為原綠藻 (Prochloron didamni?Lewin) 。

通過超顯微結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)該藻處于藍藻和綠藻之間, 與藍藻一樣沒有細胞核, 細胞壁是4層, 是典型的原核藻類。但是它又有不同于藍藻的特點, 具有與綠藻相同的結(jié)構(gòu):沒有藻膽體、核質(zhì)分布在光合膜之間, 具有與綠藻葉綠體相同的結(jié)構(gòu)。

自20世紀80年代起, 科學(xué)家們又從海洋中發(fā)現(xiàn)自由生存的原綠球藻 (Prochlorococcus) 和淡水多細胞的原綠藻 (Prochlorothrix) 。原綠球藻作為一種自由存在于海水中的藻類已經(jīng)培育成功, 但作為共生的原綠藻, 至今還沒有培育成功的先例。

20世紀70年代原綠藻的發(fā)現(xiàn), 在藻類學(xué)界引起巨大的影響。原綠藻在藻類的進化上具有重要的意義。根據(jù)化石, 藍藻出現(xiàn)在28億～32億年前, 而真核藻類出現(xiàn)在13億～18億年前。中間的10億年則沒有其他藻類化石出現(xiàn), 估計這10億年很可能是微藻從無核進化到有核單細胞藻類的時代。

在海南省重大科技計劃的支持下, 近5年來陳宏20余次到西沙做珊瑚礁的研究。多次在珊瑚枝上發(fā)現(xiàn)了與海鞘共生的原綠藻, 并開展分離培育, 克服困難最終獲得成功。圖1給出了原綠藻體外培養(yǎng)后附著在培養(yǎng)瓶底部生長的顯微形態(tài)。陳宏的研究突破了共生原綠藻培養(yǎng)中的一系列難點, 也發(fā)現(xiàn)了原綠藻離開宿主生物之后的一些代謝要求, 建立了一套體外培養(yǎng)防止生物污染的技術(shù)路徑等。這一系列科技成果對于研究其他共生藻類與不同動物的共生關(guān)系具有重要的作用, 譬如蟲黃藻與珊瑚的共生關(guān)系等。

通過對原綠藻的離體培養(yǎng), 將可以搞清楚這一古老生物的繁殖和生長的全過程。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它的直徑在3～12 μm之間 (糾正了一些研究報告中8～11 μm的結(jié)論) , 繁殖方式確認為從細胞赤道部分向心縊縮的二分裂方式, 同時也發(fā)現(xiàn)該藻在白化情況下也可以游離培育的特殊現(xiàn)象。

通過離體培育, 也將可以方便地開展它的基因組研究, 對于解開綠色植物從原核生物到有核的單細胞綠藻, 進而發(fā)育到苔蘚植物、維管植物直到木本植物等, 都有特殊的意義。通過體外培育, 也容易獲得原綠藻的細胞外代謝產(chǎn)物, 這對于揭示原綠藻與海鞘之間的共生關(guān)系中物質(zhì)代謝具有重要的意義, 也為珊瑚與蟲黃藻之間的物質(zhì)代謝研究提供啟示。

同時, 研究發(fā)現(xiàn), 該藻也可作為一種良好的生物餌料和去除水中營養(yǎng)鹽的優(yōu)質(zhì)材料, 可以應(yīng)用于光合生物膜等水處理的材料。總之, 共生原綠藻在國際上首次離體培育成功, 對于海洋科學(xué), 生物學(xué)和生命進化史, 以及海洋經(jīng)濟與海洋生態(tài)環(huán)保等方面都具有重要的意義。

本文轉(zhuǎn)自：海南南海熱帶海洋研究所

海洋學(xué)報 2019,41(06),135-136 DOI:10.3969/j.issn.0253-4193.2019.06.013

作者簡介：?陳宏 (1965—) , 男, 浙江省溫州市人, 研究員, 從事珊瑚礁研究。E-mail:chenhong68@vip.163.com