2024年2月24日，上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室李志勇教授课题组在微生物学TOP期刊mBio上发表了“Unique high-temperature tolerance mechanisms of zoochlorellae Symbiochlorum hainanensis derived from scleractinian coral Porites lutea”论文，报道了珊瑚共生虫绿藻高温耐受的新机制。生命科学技术学院博士生肖逸林为论文第一作者，李志勇教授为论文通讯作者。

珊瑚礁是海洋中的热带雨林，造礁石珊瑚是珊瑚礁系统的核心组成生物。珊瑚全功能体（Coral holobionts）是指珊瑚与其共生的微藻、微生物共同构成的一种有机体。虫黄藻（Zooxanthellae）是最常见的珊瑚共生微藻，可为珊瑚宿主提供碳、氮等营养，但是迄今对于珊瑚共生的其它微藻还知之甚少。

全球气候变暖使珊瑚礁面临衰退威胁，其中一个主要原因是珊瑚共生虫黄藻对升温非常敏感，当海水温度升高到31℃- 32℃时就可能造成虫黄藻从珊瑚宿主逃逸或丢失色素，从而导致珊瑚白化而死亡。因此，发现并研究耐热的珊瑚共生微藻对全球变暖条件下的珊瑚保护具有重要意义

李志勇教授课题组前期研究发现，伴随着珊瑚白化，珊瑚共生虫黄藻丰度降低，但是一些未知的珊瑚共生微藻丰度却升高，这种“此消彼长”的现象提示这些未知微藻可能具有较高的耐热能力，可能对于高温下维持珊瑚健康具有重要作用。2017年李志勇教授课题组在国际上第一次从造礁珊瑚中分离到了虫绿藻（Zoochlorellae），命名为Symbiochlorum hainanensis，结果发表在藻类学国际权威期刊Journal of Phycology上。（https://doi.org/10.1111/jpy.12779）

在对Symbiochlorum hainanensis升温响应的初步研究基础上（https://doi.org/10.3389/fpls.2020.585202），李志勇教授课题组接着采用转录组学结合实时荧光定量PCR、生理生化分析与电镜观察等技术，对Symbiochlorum hainanensis高温耐受及其分子机制进行了系统深入研究。结果发现Symbiochlorum hainanensis可以耐受38℃高温，这是迄今为止已知珊瑚共生藻类中最高的耐受温度。耐热机制方面，Symbiochlorum hainanensis除了可以采取与虫黄藻类似的抗氧化酶活性增强、叶绿素与硫胺素含量增加等策略外，在热胁迫下，Symbiochlorum hainanensis的叶绿体内部层状结构与类囊体组装、硒酸盐还原途径与CAT活性增强，这些都是不同于虫黄藻的热响应特征。特别是发现在Symbiochlorum hainanensis中存在SeO42−到Se2−的完整硒酸盐还原途径，在热胁迫下该途径功能基因表达上调，对于Symbiochlorum hainanensis耐热发挥着重要作用。正是这些独特的抗氧化、消除氧自由基和维持光合作用平衡的机制有效地保证了Symbiochlorum hainanensis远比虫黄藻更高的温度耐受性。

本研究不仅揭示了珊瑚共生虫绿藻高温响应与耐受性的新机制，而且有助于开发出提高珊瑚热耐受的新技术，这对于在全球气候变暖背景下避免珊瑚白化、保护珊瑚礁生态系统具有极其重要的价值。

珊瑚共生虫绿藻S.hainanensis高温耐受分子机制

论文链接：

https://doi.org/10.1128/mbio.02780-23