大型海藻与附生细菌相互作用浅析

张蕊

摘 要 本文对大型海藻与附生细菌之间的相互作用进行探讨，阐述了附生细菌在海藻生长发育过程中的积极作用及其致病性。

关键词 大型海藻 细菌 相互作用

中图分类号：Q178.1 文献标识码：A

大型海藻是能够进行光合作用的多细胞真核生物，化石记录可追溯到1200多万年前。对微生物而言，大型海藻表面为其沉降提供了适宜的基质，并能分泌多种有机物为细菌繁殖和微生物膜形成提供营养。海藻表面的微生物群落高度复杂，可能包括细菌、真菌、硅藻、原生动物、孢子和海洋无脊椎动物幼虫。其中，细菌普遍存在，可以存活于海藻表面或者宿主细胞的胞质溶胶中，密度从每平方厘米102个细胞到107个细胞不等，占据主要优势。

现已证实，海藻及其表面附生细菌具有复杂的相互作用关系。一方面，附生细菌对藻类生长有积极作用。首先，它们可以为藻类提供关键的营养物质，如二氧化碳，固定氮，铁螯合剂，生长因子等。Fries等报道，绿藻浒苔表面的附生细菌能够将色氨酸转化为生长素吲哚乙酸（IAA，Indole acetic acid）。微小杆菌和芽孢杆菌属细菌亦具有产生吲哚乙酸的能力，并被证实可影响江蓠属红藻Gracilaria dura的生长。此外，海藻表面分离得到的部分附生细菌能够固定大气中的氮。比如，绿藻Caulerpa taxifolia中分离出的农杆菌属和根瘤菌属细菌含有编码固氮酶的nifH基因。有研究认为，附生细菌的固氮能力为有害的大型藻类成功入侵寡营养环境提供了帮助。其次，附生细菌能够促进藻类生长，如提高孢子萌发率，促进游动孢子固着。Dillon等人证实混合生物膜能够促进浒苔属游动孢子沉降。进一步分析表明，游动孢子优先附着在来自天然生物膜的特定菌株附近。对绿藻石莼属游动孢子的研究表明，其沉降与一系列理化特性有关，比如富含精氨酸的表面能更有效的吸引游动孢子，但这一过程与表面的形貌无关。第三，附生细菌能够协助藻类完成形态发育，部分绿藻在天然细菌群落缺失的情况下无法发育为正常形态。举例来说，實验室无菌条件下对石莼（Ulva lactuca）进行培养，其形态结构发生异常，而获得自然藻体表面分离出的附生细菌菌株后可恢复为典型叶状体结构。

另一方面，附生细菌中含有潜在的条件致病菌，可能受到环境因素等诱导，由一种或数种细菌表现致病性从而导致病害。目前已知的细菌性病原体主要为革兰氏阴性菌，较具代表性的包括黄杆菌属、假单胞菌属、假交替单胞菌属和弧菌属等，多数与海藻腐烂和畸变有关。由于海水中可培养细菌占比仅有1%左右，因此有大量潜在致病菌无法通过传统的分离培养获得。近年来，随着分子生物学技术的发展，对于致病菌的认识也有了进一步的加深。Egan等人提出，海藻中的多数病害可能并非由某一特定致病菌引起，而是自然条件下多种条件致病菌相互诱导共同作用导致的结果。但目前对条件致病菌的研究主要集中在人类疾病相关的领域，其在藻类病害中的作用机制尚且有待进一步研究。

综上，表面附生细菌既是大型海藻生长发育过程中不可或缺的重要伙伴，又是特定环境条件下导致大型海藻病害的罪魁祸首，两者相互作用，维持着海藻周围小生态的平衡。

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