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PNAS:海洋原绿藻中微量钴的代谢

编译者:liguiju发布时间:2020-7-26点击量:113 来源栏目:科研动态

光合浮游植物是海洋生态系统的基础。它们在阳光照射的海洋中的生长取决于十几种基本元素的充足供应。在这些元素养分中,金属钴在海水中的浓度最低,但是钴的缺乏是否会影响浮游植物的生长尚不得而知。美国伍兹霍尔海洋研究所M.J. Hawco团队测量了光合细菌Prochlorococcus的最低钴需求量,该细菌可以在许多其他浮游植物无法生存的海洋营养贫乏地区盛行。Prochlorococcus生长时每个细胞钴原子少于50个,这是一个非常小的需求,可以解释这种生物如何在低钴环境中生存。这些结果可以预测海洋生态系统如何应对气候驱动的养分供应变化,研究结果发表在7月7日的《美国科学院院报》(PNAS)期刊上。

尽管海水中钴的浓度很低,但Prochlorococcus中的蓝细菌仍保留了基因组中合成和使用含钴辅因子(钴胺素)的遗传机制。M.J. Hawco团队通过一系列在铁和钴限制条件下的生长实验,探索了来自赤道太平洋的Prochlorococcus分离株(菌株MIT9215)中的钴代谢。金属吸收速率,钴胺素依赖性酶的定量蛋白质组学测量以及理论计算均表明,Prochlorococcus MIT9215能够在每个细胞少于50个钴原子的情况下维持生长,比这些细胞的最低铁需求低约100倍(每个细胞约5100原子)。对Prochlorococcus钴限量的定量描述可用于解释赤道太平洋中钴的分布,该地区的钴浓度是全球最低的,但Prochlorococcus的生物量却很高。最低钴配额可确保在钴完全耗尽之前就耗尽其他养分,尤其是铁,这有助于解释海洋蓝细菌中钴依赖性代谢的持久性。

(熊萍 编译)

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