寄生性甲藻阿米巴藻与红色赤潮藻相互作用研究

Amoebophrya spp. is a type of parasitic dinoflagellates infecting marine dinoflagellates. The parasite eventually kills its host by proliferates in host cell and has been proposed to be a significant loss factor for dinoflagellate blooms. Its ecological significance was gradually recognized in recent years by researchers around the word. Lately, we revealed the widespread occurrence and genetic diversity of Amoebophrya in the coastal waters of China based on genomic sequencing of environmental samples as well as microscopic observation. The parasitic dinoflagellate infected various groups of dinoflagellates. While, little is known regarding the parasite-host interaction between Amoebophrya and its planktonic dinoflagellate hosts, due to the difficulties of establishing laboratory cultures. Hence, based on our previous studies, we propose to use the Akashiwo sanguinea-Amoebophrya sp. co-culture as a parasite-host model, to investigate the spread and invasion process of Amoebophrya, study its physiological effects to host cells, and explore the induced defensive responses of A. sanguinea. The successful carryout of this proposal will further reveal the roles of parasitic dinoflagellate Amoebophrya during the occurrence and demise of dinoflagellate blooms, and further elucidate the ecological significance of parasitic dinoflagellates in marine ecosystem.

阿米巴藻（Amoebophrya spp.）是一类感染海洋浮游甲藻类的寄生性甲藻。该寄生性甲藻感染、寄生于甲藻类宿主，在宿主细胞内大量增殖导致宿主细胞裂解、破碎，在甲藻赤潮的生消过程中发挥重要作用。近年来，阿米巴藻在海洋生态系统中的独特作用受到国际上越来越多研究者的关注和重视，逐渐成为国际上海洋微型生物研究的新兴热点。课题组前期研究发现该寄生性甲藻在我国近海海域广泛存在，感染多种浮游甲藻，且具有较高的遗传多样性；然而，由于难于建立室内培养，该类寄生性甲藻与其宿主甲藻间的相互作用尚不明确。因此，本项目拟以寄生于我国近海典型赤潮甲藻——红色赤潮藻的阿米巴藻株系为实验对象，系统研究该寄生性甲藻扩散、侵染过程及其对宿主甲藻生理特征的影响，进一步探讨宿主甲藻响应阿米巴藻侵染的生态策略。该项目的实施有助于明确寄生性甲藻在甲藻赤潮生消过程中的作用，进一步揭示寄生性甲藻类群在海洋生态系统中的功能。

阿米巴藻（Amoebophrya）是一类营寄生营养方式的真核生物，广泛寄生于甲藻类、纤毛虫类、放射虫类等浮游生物，在全球各大洋寡营养水体和近海富营养水体环境中普遍存在。近年来，阿米巴藻在海洋生态系统中的独特作用受到国际上越来越多研究者的关注和重视，并逐渐成为国际上海洋微型生物研究的新兴热点之一。初步调查结果表明这类寄生性甲藻在我国近海海域广泛存在；然而，由于难于建立实验室培养体系，目前我国对于阿米巴藻的生物学特征和生态学功能认知较少。因此，本项目拟以寄生于我国近海典型赤潮甲藻——红色赤潮藻的阿米巴藻株系为实验对象，系统研究该寄生性甲藻扩散、侵染过程及其对宿主甲藻生理特征的影响，进一步探讨宿主甲藻响应阿米巴藻侵染的生态策略。主要研究结果如下：..Amoebophrya sp. ex Akashiwo sanguinea具有较强的感染力和较短的世代时间，能够显著抑制宿主甲藻的生长和增殖。孢子的感染率随着孢子-宿主比例的升高逐渐提高。孢子-宿主比为20：1时，孢子的感染率为91 ± 2.10 %；孢子-宿主比为40：1时，感染率逐渐趋于饱和。该阿米巴藻株系的整个世代时间约为58 ± 1.2 h，孢子的体外存活时间为78 h，且随着离体时间的延长，孢子的感染能力逐渐降低。Amoebophrya sp. ex A. sanguinea孢子不能感染其他甲藻类宿主，表明该株系具有较高的感染特异性。..单个感染阿米巴藻的红色赤潮藻细胞最终释放370 ± 51个孢子。阿米巴藻孢子攻击宿主甲藻细胞核，细胞核逐渐增大；但整个感染期间，宿主叶绿体保持完整。红色赤潮藻被寄生感染后，光合作用速率下降，光合作用相关基因表达水平显著下调。..阿米巴藻在我国沿海主要海湾中广泛存在，分布较为复杂且存在明显的遗传多样性。9种浮游甲藻被寄生感染，感染率约为0.03~2.5 %。Amoebophrya sp. ex Gymnodinium instriatum和Amoebophrya sp. ex Karlodinium micrum在我国近岸水体出现频率最高，温州湾是含有阿米巴藻最丰富的海湾。我国阿米巴藻18S rDNA序列聚为三大支，不同地理种群间的样本呈现散在分布，没有形成明显的地理格局分布。