近日，中国科学院海洋研究所藻类生理过程与精准设计育种研究团队在重要海洋钙化藻类群珊瑚藻（coralline algae）的物种多样性和系统发育研究中取得新进展。研究成果发表于国际学术期刊Molecular Phylogenetics and Evolution（中科院1区，Top期刊）。 生物界普遍存在形态难以区分但遗传差异显著的隐存类群多样性，对生物多样性研究和保护造成了挑战。重要海洋钙化藻石叶藻亚科类群在全球广为分布，其隐存多样性导致了长期的系统发育关系争议。研究团队基于全球范围内的石叶藻亚科重要类群基因序列数据，结合生物地理和多基因时间校准系统发育分析，深入探讨了石叶藻亚科隐存多样性的内涵。 该研究通过多尺度分析揭示了石叶藻亚科石叶藻属（Lithophyllum Philippi）的多系性。由于中新世时期特提斯终端事件（TTE）导致的地理隔离，全球性分布的石叶藻属实际上是局限于欧洲沿岸和地中海的区域性类群；而在全球泛热带水域广泛分布的石叶藻亚科至少存在五个尚未详细描述的新类群。同时，与石叶藻属在形态上缺乏鉴别特征的疑难类群皮石藻属（Titanoderma Nägeli）在地理分布、生态习性和进化模式上均表现出显著差异，为两属的分类地位确立提供了新证据。 以石叶藻亚科为例，该研究论述了如何基于系统发育关系与起源演化、生物地理学、形态学和生态学等证据之间的关联分析阐释隐存生物多样性的内涵。 中国科学院海洋研究所博士研究生闫舒恒为论文第一作者，中国科学院海洋研究所王旭雷副研究员和王广策研究员为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。 论文信息：Shu-Heng Yan,Xu-Lei Wang*,Bang-Mei Xia,Guang-Ce Wang*,2024.A multiscale analysis of coralline algae Lithophylloideae(Corallinophycidae,Rhodophyta)shedding new light on understanding cryptic diversity,Molecular Phylogenetics and Evolution,199(2024)108140. 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ympev.2024.108140 查看详细>>

全球变暖导致海水温度的升高对全世界的珊瑚礁构成重大威胁。海水升温致使珊瑚共生微生物群落结构和功能改变，珊瑚条件致病菌趁机爆发，引发珊瑚疾病。珊瑚益生菌可以有效增强珊瑚对热胁迫的耐受性，从而延缓珊瑚热白化进程。中国科学院南海海洋研究所王晓雪团队围绕造礁珊瑚丛生盔形珊瑚的益生菌和条件致病菌深入研究，取得了一系列新的研究进展： 1.在珊瑚益生菌盐单胞菌（Hm43005）中鉴定到一种新型温和噬菌体Phm3，并详细解析了温和噬菌体Phm3复制、裂解和释放过程的新机制。这一类噬菌体的诱导激活遵循“复制-包装-切离”（Replication-package-excision,RPE）的途径，这种切离前的复制途径赋予了噬菌体扩增并包装宿主侧翼基因进行侧向转导的能力，并且这种侧向转导的效率显著高于普遍性转导。此外，四个裂解基因组成的裂解模块调控该类噬菌体的裂解，Phm3噬菌体裂解宿主的同时会诱导细胞产生外膜囊泡OMV，形成独特的具有侧向转导能力的噬菌体“搭载”OMV的复合形式。这类温和噬菌体在海洋生态系统中分布非常广泛，其介导的侧向转导可以在珊瑚礁生态系统和海洋生态系统中发挥重要的生态作用。相关研究成果以“Active prophages in coral-associated Halomonas capable of lateral transduction”为题，于2024年5月13日在线发表于《The ISME Journal》。中国科学院南海海洋研究所博士刘自尧为论文第一作者，研究员王晓雪和副研究员汤开浩为论文的共同通讯作者。 2.在珊瑚益生菌盐单胞菌（Hm43005）中发现新型噬菌体防御系统。在噬菌体与珊瑚共生细菌的军备竞赛过程中，细菌演化出高度多样的噬菌体防御系统以应对噬菌体侵染压力。Hm43005具有广谱的抗噬菌体能力，本研究从Hm43005中鉴定到一种新型噬菌体防御系统-Hma。该系统由单基因hma构成，hma编码融合Swi2/Snf2解旋酶的核酸酶HmaA，该核酸酶可以通过流产感染的方式发挥抗噬菌体的能力。突变分析显示HmaA核酸酶结构域（属于PDD/EXK超家族）的缺刻酶活性在噬菌体防御中至关重要。此外，HmaA同源物广泛分布于珊瑚共生细菌的基因组上，表明这种防御系统可被应用于设计具有高噬菌体抗性的珊瑚益生菌制剂。相关研究成果以“A nuclease domain fused to the Snf2 helicase confers antiphage defence in coral-associated Halomonas meridiana”为题，2024年7月9日在线发表在生物学期刊《Microbial Biotechnology》。中国科学院南海海洋研究所博士刘天朗为论文的第一作者，研究员王晓雪为论文通讯作者。 3.受国际知名生物领域学术期刊《PLoS Biology》邀请，结合近年来课题组对珊瑚条件病原菌的研究进展和同期发表的Mass等对珊瑚病原菌T6SS系统的工作，发表了评述文章。文章对温度依赖的珊瑚条件病原菌在温度升高的条件下，突破珊瑚宿主和共生细菌的免疫屏障的机制进行了总结和展望。Mass等人发现当海水温度升高时，溶珊瑚弧菌可激活两套自身编码的六型分泌系统，其中T6SS1携带靶向原核生物的效应蛋白，可用于杀死栖息在同一生态位的其他共生菌；而另外一套则携带靶向真核生物的效应蛋白，可用于抵抗珊瑚宿主的免疫系统。该评论文章题为“High temperatures increase the virulence of Vibrio bacteria towards their coral host and competing bacteria via type VI secretion systems”，9月5日在《PLoS Biology》期刊正式发表。中国科学院南海海洋研究所博士后王伟权为论文的第一作者，研究员王晓雪为论文通讯作者。 以上研究对珊瑚致病菌的致病机理，以及开发珊瑚益生菌制剂提供了科学依据。研究同时也为维护珊瑚礁生态系统的健康提供了新的科学视角，具有重要的科学价值和生态意义。工作得到国家自然科学基金委基础科学中心项目、国家自然科学基金、国家科技部科技基础资源调查专项、博新计划等项目的资助。 查看详细>>

中国科学院南海海洋研究所珊瑚生物学和珊瑚礁生态学学科组与香港中文大学Put Ang教授合作，在南海珊瑚有性繁殖模式研究领域取得新进展，研究成果分别以“Coral spawning patterns on the Luhuitou fringing reef in Hainan Island of the northern South China Sea”、“First record of coral split spawning in the genus Acropora at Luhuitou fringing reef,Sanya,China”为题，发表在Frontiers in Marine Science和Bulletin of Marine Science期刊。 珊瑚的繁殖方式主要分为有性繁殖和无性繁殖，其中，有性繁殖是通过雌雄配子的结合产生新生个体的方式，这种方式对维持珊瑚种群数量和基因多样性具有重要的意义。研究珊瑚有性繁殖规律对于了解珊瑚的种群变化和演替、恢复力、地理分布和进化、珊瑚礁自然恢复是不可或缺的，也可为珊瑚礁生态修复提供科学指导。 据团队前期研究结果显示，中国共有造礁石珊瑚2个类群16科77属445种，主要分布于南海。迄今为止，对南海造礁石珊瑚有性繁殖模式并未有系统的认识。团队成员对3科（鹿角珊瑚科、裸肋珊瑚科和真叶珊瑚科）5属（鹿角珊瑚属、蔷薇珊瑚属、扁脑珊瑚属、盘星珊瑚属和盔形珊瑚属）22种造礁石珊瑚繁殖模式进行了连续多年(2009-2021)原位跟踪监测，基于农历历法进行繁殖数据的分析和整合，发现珊瑚排放配子行为主要发生在农历二月至五月(表1)；鹿角珊瑚为记录排卵最多的珊瑚，其繁殖行为主要发生在农历二月至四月，集中在农历三月。珊瑚有性繁殖时间吻合南海北部表层海水温度上升期。结合历史数据显示，珊瑚排卵同步性受到多种因素影响，比如温度。表层海水温度在珊瑚排卵前一个月出现明显过低现象，会导致珊瑚有性繁殖时间相应推迟一个月左右。值得注意的是，不同于其他海域珊瑚排卵的记录，三亚鹿回头海域的珊瑚排卵日分散于满月前，满月日、满月后，甚至发生于新月日，导致难以精准预测珊瑚繁殖日。 此外，研究揭示三亚鹿回头海域珊瑚有性繁殖存在分批现象(split spawning)，即同种珊瑚能够在连续周/月内的多个夜晚排卵。这种现象揭示了一种新的珊瑚有性繁殖策略，即其能够调整有性繁殖时间以适应近岸珊瑚礁多变的环境，从而提高有性繁殖后代存活率。 此项连续研究工作填补了国内关于南海珊瑚繁殖模式研究的空白，明晰了南海造礁石珊瑚有性繁殖行为、时间（周期）以及影响因素，为促进珊瑚种群恢复提供了科学基础，更为基于珊瑚有性繁殖提供浮浪幼虫修复退化珊瑚礁生态系统提供了可能。 相关论文信息：Sun YF.,Zhang YY.,Jiang L.,Yu XL.,Huang LT.,Yuan T.,...&Huang H.(2024).Coral spawning patterns on the Luhuitou fringing reef in Hainan Island of the northern South China Sea.Frontiers in Marine Science,11,1418942. 论文链接：https://doi.org/10.3389/fmars.2024.1418942 论文第一作者为助理研究员孙有方、副研究员张浴阳，通讯作者为教授Put Ang、副研究员张浴阳和研究员黄晖。 Yu XL.,Sun YF.,Zhang YY.,&Huang H.(2023).First record of coral split spawning in the genus Acropora at Luhuitou fringing reef,Sanya,China.Bulletin of Marine Science.99(1):65-66. 论文链接：https://doi.org/10.5343/bms.2022.0039 论文第一作者为助理研究员俞晓磊，通讯作者为副研究员张浴阳和研究员黄晖。 以上研究获得国家重点研发项目、国家自然科学基金青年基金项目、广东省自然科学基金面上项目、广州市基础与应用基础研究专项基金等联合资助。 查看详细>>

2023年夏天，佛罗里达群岛珊瑚迎来有记录以来最热海洋温度，以及三十年以来持续时间最长的海洋热浪。海洋热浪促使水下珊瑚苗圃紧急疏散到陆地苗圃，以降低损失。以美国国家海洋和大气管理局（NOAA）标志性珊瑚礁计划为核心的研究团队，完成了量化2023年海洋热浪对佛罗里达群岛国家海洋保护区珊瑚影响的科学考察。 研究人员对Mission:Iconic Reef卡里斯堡礁、马蹄礁、松布雷罗礁、卢港礁和东部干岩的64个地点进行了调查，恢复了珊瑚在有史以来最高海洋温度记录下的生态状况，为未来珊瑚恢复提供数据支撑。调查数据初步分析显示，1500个鹿角珊瑚中，只有不到22%的珊瑚在海洋热浪中存活。在调查的五个珊瑚礁中，仅在卡里斯堡礁、中部群岛的松布雷罗礁和基韦斯特附近的东部干岩发现活的鹿角珊瑚。目前，该研究团队正在对数据进行深入分析和研究。 据悉，受飓风、海洋热浪、珊瑚疾病以及人类活动的深刻影响，佛罗里达州珊瑚生态系统的健康状态每况愈下。NOAA通过种植和移植珊瑚等开创性的恢复工作，在佛罗里达群岛国家海洋保护区的七个目标地点开展近300万平方英尺的珊瑚礁恢复工程。NOAA希望通过将目标区域珊瑚覆盖面积恢复到正常水平，以维持和恢复珊瑚礁生物多样性和生态功能。 查看详细>>