コミュニティの状況と pCO2 が共同体の「ヘルパー」細菌 Alteromonas のトランスクリプトームに影響を与える

Apr 10, 2023

ISME Communications volume 2、記事番号: 113 (2022) この記事を引用

966 アクセス

6 オルトメトリック

メトリクスの詳細

多くの微生物の光独立栄養生物は、必須の機能を達成するために従属栄養細菌に依存しています。 ただし、環境の変化により、そのような相互作用が変化したり消滅したりする可能性があります。 われわれは、ピコシアノバクテリアの3株（シネココッカスCC9311株とWH8102株、およびプロクロロコッカス株MIT9312株）と「ヘルパー」細菌アルテロモナス・マクレオディEZ55との共培養における遺伝子転写に対するpCO2の変化の影響を調査した。 シアノバクテリアとの共培養により、pCO2 単独よりも EZ55 で上方制御および下方制御される遺伝子の数がはるかに多くなりました。 経路解析により、炭水化物代謝、ストレス応答、走化性に関与する遺伝子の転写が大きく異なり、異なるシアノバクテリア株との共培養では異なるアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションのパターンが見られた。 有機および無機の栄養素輸送体およびEZ55の異化遺伝子の遺伝子転写パターンは、培地中で利用可能な資源がpCO2上昇(800ppm)条件下で変化することを示唆した。 まとめると、転写パターンの変化は、シアノバクテリアの排泄物の組成が 2 つの pCO2 体制下で変化し、共培養の両方のメンバーに広範な生態生理学的変化を引き起こした可能性と一致しました。 さらに、800 ppm pCO2 での MIT9312/EZ55 共培養における酸化ストレス遺伝子の有意な下方制御は、この条件下で予測される光呼吸副産物 (つまり、グリコール酸/2PG) の利用可能性の低下と、EZ55 の内部酸化ストレス負荷の観察された減少との間の関連性と一致しました。これは、pCO2 上昇下で EZ55 によって MIT9312 に提供される「支援」が欠如していることが以前に観測された可能性のある説明を提供します。 大気中の pCO2 が増加するにつれて、微生物の生態生理における同様の広範な変化が海洋でも発生した場合、生態系機能と群集構成の大幅な変化につながる可能性があります。

主に人為的活動によって引き起こされ、地球の大気中の二酸化炭素含有量 (pCO2) は、歴史上前例のない速度で増加しています [1]。 この変化の影響の 1 つは、海水による CO2 の吸収によって引き起こされる海洋酸性化です [2]。 これらの変化の速度は、世界の一次生産性のおよそ半分を担っている海洋植物プランクトンの影響を受けています[3、4]。 植物プランクトンは、好気呼吸によって再石灰化される溶存有機物 (DOM) の放出を介して細菌プランクトンと代謝的に相互接続され、微生物ループとして知られる内部炭素循環を作り出します [5]。 炭素固定と炭素放出の相対速度、および堆積物またはより高い栄養段階への炭素輸出は、pCO2 変化の全体的なペースに影響を与えます [6]。 その結果、pCO2 の変化が植物プランクトンの成長ダイナミクスにどのような影響を与えるかを理解することに多大な努力が向けられてきました [7、8]。

ピコシアノバクテリアのプロクロロコッカスとシネココッカスは、外洋で最も豊富に存在する 2 つの植物プランクトン属であり、海洋炭素循環の重要な構成要素です [9]。 気温と光の上昇のみを考慮した気候変動モデルでは、2100 年までに両方の分類群の細胞数が大幅に増加すると予測されています [9]。 しかし、2 つの属は将来の pCO2 と温度に対する培養ベースの実験では異なる反応を示し [10]、プロクロロコッカスは予測 2100 年 pCO2 (800 ppm) の下で成長速度の大幅な低下を示しました [11]。 温度と pCO2 の両方に対する植物プランクトンの応答を組み込んだモデルは、プロクロロコッカスがその範囲全体でシネココッカスと競合し、海洋炭素循環に劇的な影響を与える可能性があることを示唆しました [12]。

興味深いことに、高 pCO2 でのプロクロロコッカスの増殖障害は、これらの実験で共培養された「ヘルパー」細菌 Alteromonas macleodii EZ55 の転写変化によって部分的に引き起こされました [7]。 以前の実験では、プロクロロコッカス培養物が培地に含まれる H2O2 に耐えるには EZ55 のようなヘルパーバクテリアに依存していることが示されました [13、14]。 しかし、EZ55 は H2O2 除去酵素カタラーゼを 800 ppm pCO2 で下方制御し、プロクロロコッカスからの助けを効果的に抑制し、増殖速度の低下と死亡率の上昇をもたらしました [7]。

EZ55 とプロクロロコッカス間のヘルパー相互作用は、海洋微生物間の多くの同様の相互作用のうちの 1 つにすぎません。 たとえば、漏出性の生物学的機能を含む多くの「ブラッククイーン」（BQ）相互作用は、その産物がコミュニティの他のメンバーに利用可能である[15、16]が、代謝の合理化を通じて微生物が互いに依存するようになる進化的インセンティブを生み出します。 BQ の進化の結果は、遺伝子発現の減少 [17] から遺伝子喪失 [14、16] まで多岐にわたり、漏洩機能を実行するためにアルテロモナスのような「ヘルパー」生物に依存するプロクロロコッカスなどの「受益者」生物が生み出されます [14、18、19]。 プロクロロコッカスとEZ55の間で観察されたのと同じように、これらの相互作用はいずれもpCO2の上昇によって中断される可能性があるため、将来の海洋における炭素循環は、無菌培養物の挙動に基づいて予測するのが難しい変化を経験する可能性があります。

したがって、海洋生物群集に対する将来の pCO2 の影響を評価する私たちの能力は、実験室実験の生態学的複雑性の低下によって制限されており [2]、特に無菌培養を使用した微細藻類の実験は海洋生物群集の自然動態を誤って表現する可能性がある [20]。 したがって、植物プランクトンと従属栄養細菌のさまざまな機能群で構成される単純化された群集を使用した研究は、地球規模の変化が炭素循環のダイナミクスにどのような影響を与えるかを理解するためのより現実的なアプローチを提供します。 ここでは、Alteromonas sp.の共培養における転写に対する予測 2100 pCO2 (800 ppm) の影響を調査しました。 ピコシアノバクテリア、プロクロロコッカス MIT9312、シネココッカス sp. を含む EZ55 CC9311、およびシネココッカス sp. WH8102。 私たちの目標は、これらの生物が pCO2 変化にどのように反応するか、また EZ55 がさまざまなシアノバクテリアパートナーの存在にどのように反応するかを理解することでした。 私たちの結果は、2100年のpCO2は、分泌代謝産物と無機栄養素の利用可能性を変化させることによって、シアノバクテリアと海洋バクテリアの間の代謝会話に影響を与える可能性が高く、ストレス生理機能に二次的な影響を及ぼし、そのすべてが群集の生態学的機能に影響を与えることを示しました。

外洋のシネココッカス株 WH8102 と沿岸のシネココッカス株 CC9311 のそれぞれ 6 つのクローンが、SN 培地での死滅までの希釈によって得られました [21]。 各生物の親培養物は国立海洋藻類センター（メイン州ブースベイハーバー）から入手し、受け取った時点では無菌でした。 Alteromonas sp.の6つのクローン EZ55 株とプロクロロコッカス MIT9312 株も以前に入手し、-80 °C で凍結保存しました [7]。 シネココッカス共培養で使用した EZ55 クローンは、MIT9312 の以前のトランスクリプトーム研究 [7] で使用したものと同じ 6 クローンであり、その研究と現在の研究の結果の比較可能性を最大化しました。 ＣＣ９３１１およびＷＨ８１０２の６つのクローンのそれぞれをＥＺ５５クローンの１つと混合することによって共培養を開始した。

シネココッカス培養物は、プロクロロコッカスを用いた以前の実験で説明した条件と同様の条件下で増殖させました[7]。 簡単に説明すると、すべての培養物は、栄養ストック [21] および pCO2 を制御するための酸および/または塩基で修正された 13 mL の人工海水 (ASW) を含む、酸で洗浄された円錐底ガラス製遠心管で調製されました。 ASW (L あたり: 28.41 g NaCl、0.79 g KCl、1.58 g CaCl2 * 2H2O、7.21 g MgSO4 * 7H2O、5.18 g MgCl2 * 6H2O) を酸洗浄したガラス瓶で滅菌し、2.325 mM (最終濃度) のフィルターで修正しました。 - 滅菌した重炭酸ナトリウムを使用し、滅菌空気を一晩吹き込みました。 シネココッカス培養物をSEv中で増殖させた（Lあたり：32μM NaNO3、2μM NaH2PO4、20μLのSN微量金属ストック、および20μLのF/2ビタミンストック）。 この培地と以前のプロクロロコッカス研究で使用した PEv 培地の主な違いは、窒素源 (NO3- 対 NH4+、N のモル濃度と N:P 比は PEv と同じ) と F/2 ビタミンの添加です。 21]。 各培地バッチの炭酸塩の化学的性質は、pCO2 操作の前に、それぞれ滴定と比色分析によってアルカリ度と pH を測定することによって決定され [7、11]、その後、R の seacarb パッケージの oa 関数を使用して塩酸と重炭酸塩の量 (800 分の 1) を決定しました。望ましい実験条件を達成するには、ppm pCO2) または水酸化ナトリウム (400 ppm pCO2) が必要でした [22]。 酸および塩基の改良剤は接種の直前に導入された。 培養物は、パーシバル増殖チャンバー内で21℃、150μmol光子m-2s-1下、14:10の明暗サイクルで増殖させた。 シネココッカス培養物は、約 60 rpm で回転する組織培養ホイール上で増殖させました。

各シネココッカス株とその EZ55 パートナーの 6 つのクローン複製すべてのトランスクリプトームは、約 400 (実験が計画された 2015 年にマウナ ロアで測定された大気 pCO2 に基づく) または 800 ppm (つまり、およその予測年 2100 pCO2) 未満で評価されました。 IPCC シナリオ A2) pCO2 に基づく。 RNA 抽出の前に、各培養物を 3 回の転移サイクル (約 14 世代) の実験条件に順応させました。 増殖は、Guava HT1 フローサイトメーター (Luminex Corporation、テキサス州オースティン) を使用したフローサイトメトリーによって追跡されました。 EZ55細胞濃度は、YTSS寒天上で希釈することによって決定した(1L当たり、トリプトン4g、酵母エキス2.5g、海塩15g、寒天15g)。 シネココッカスの細胞密度が 2.6 × 105 細胞 mL-1 に達するたびに、培養物を新鮮な培地で 26 倍に希釈しました。 予備実験により、この細胞濃度は十分に低いため、増殖は栄養素によって制限されず、pH と pCO2 はシアノバクテリアの炭素濃縮機構によって大きな影響を受けないことが明らかになりました。 最後の移入サイクルでは、RNA 抽出に利用できるバイオマスを増やすために、各培養物を 5 つの同一の継代培養物に分割しました。 次に、各クローンの 5 つの継代培養物すべてをプールし、穏やかなシリンジ濾過によって単一の 0.2 μm ポリカーボネートフィルター上に収集し、液体窒素中で急速冷凍し、RNA 抽出前に -80 °C で保存しました。 WH8102 培養では、フィルターあたり平均 4.04 × 107 個の WH8102 細胞と 3.91 × 108 個の EZ55 細胞が収集され、CC9311 培養では、フィルターあたり平均 5.47 × 107 個の CC9311 細胞と 7.33 × 108 個の EZ55 細胞が収集されました。 培養物の炭酸塩化学パラメーターを表 1 に示します。

シアノバクテリアのマルサス的および指数関数的な増殖率、ラグ期間、および転移後の死滅は、以前に記載されているように計算されました[7]。 これらの特性に対する pCO2 の影響は、lme4 パッケージを使用した R の線形混合効果モデルを使用して分析され、その後、emmeans を使用して事後コントラストが続きました。

RNA 抽出は、溶解ステップを少し変更した RNeasy Mini Kit (Qiagen、Valencia、CA、USA) を使用して各複製培養物に対して個別に実行されました [7]。 rRNA は、細菌用 Ribo-Zero rRNA 除去キット (Illumina、サンディエゴ、カリフォルニア州、米国) を使用して除去されました [7]。 rRNA を除去した後、RNeasy MiniElute クリーンアップ キット (Qiagen) を使用してサンプルを精製し、濃縮しました。 消化後の RNA の量と質は、Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent、サンタクララ、カリフォルニア州、米国) で評価しました。 Illumina Hi-seq 2500 ペアエンド シーケンシング (PE100) の mRNA ライブラリーの調製には、TruSeq RNA サンプル調製キット v2 (Illumina、サンディエゴ、カリフォルニア州、米国) を使用しました。 DNA フラグメントの長さは 100 bp、ペアの末端は重なり合わず、挿入サイズは約 300 bp でした。 個々のバーコード配列は、スルツバーガー コロンビア大学ゲノム センター (CUGC) (米国ニューヨーク州ニューヨーク) の単一レーンで実行されたマルチプレックス シークエンシングのシーケンス リードに追加されました。 当社の配列ファイルは NCBI (BioProject PRJNA377729、SRA アクセッション番号 SRX2619948 ～ SRX2619957、SRX3033334 ～ SRX3033345、および SRX14411251 ～ SRX14411274) からアクセスできます。

この研究から得られたリードと、MIT9312 および EZ55 [7] を用いた以前の実験からのすべてのリードがここで一緒に分析されました。 シーケンス読み取り（つまり、サイクルごとの BCL ベースコール ファイル）は、バーコードを削除するためのアダプター トリミングとともにデフォルト設定を使用し、ソフトウェア bl2fastq を使用してシーケンス施設で下流分析用に読み取りごとの FASTQ ファイルに変換されました。 我々は、R v4.02 [24] のパッケージ Rsubread およびedgeR を使用したアライメントカウントと差次的遺伝子転写について、[23] に記載されているワークフローのわずかに修正されたバージョンに従いました。 FASTQ 品質スコアの分布は、qualityScores 関数を使用して評価されました。 シアノバクテリア参照ゲノムは、Ensemble Bacteria (MIT9312、CC9311、および WH8102 についてそれぞれ ASM1264v1、ASM1458v1、ASM19597v1) から取得しました。 EZ55 データは IMG/M (分類群 ID 2785510739) から取得しました。 この完全なゲノム アセンブリ [25] は、MIT9312 の以前の分析で使用されたもの [7] と比較して優れたバージョンでした。 ゲノムインデックスは、関数 buildindex を使用してアラインメントの前に構築されました。 続いて、align 関数のデフォルト設定を使用して、読み取りをインデックスに位置合わせしました。 結果として得られた BAM ファイルは、featurecounts 関数を使用してシアノバクテリアおよび EZ55 アノテーション付きゲノムに対してカウントされました。

私たちは、edgeR を使用して、差次的遺伝子転写 (DGE) の確率と転写物数の変化倍数を推定しました。 DGE 解析の前に、filterByExpr 関数を使用して転写レベルの低い遺伝子の数をフィルターし、ライブラリ間の組成の偏りを排除するために残りの数を関数 calcNormFactors を使用して正規化しました。 一般的な線形モデルは、共通分散、傾向分散、およびタグごとの分散と、正規化されたカウント (glmFIT 関数) に対するさまざまな実験計画パラメーターの影響を推定しました。 シアノバクテリアについては、2 つの pCO2 実験条件間の DGE をテストするための設計マトリックスが準備されました。 Alteromonas EZ55 の場合、私たちの設計マトリックスは、共培養と pCO2 の効果、およびこれら 2 つの要素間の相互作用についてテストしました。 統計分析は適合モデルに基づいて実行され、関数 makeContrasts を使用して次のカスタム コントラストが適用されました。 (i) 治療の効果 (つまり、800 ppm 対 400 pCO2)。 (ii) すべてのパートナー間で平均した共培養の一般的な効果。 (iii) 一般的な共培養反応に加えて、特定のシアノバクテリアの影響。 (iv) 共培養と pCO2 の間の一般的な相互作用。 (v) 一般的な相互作用項に加えて、特定のシアノバクテリアと pCO2 の間の相互作用。 有意なDGEは、我々のモデル内でペアワイズ比較において未調整のp値<0.05および対数倍率変化(logFC)>1を有する遺伝子として定義された。 シアノバクテリアの DGE 遺伝子は、clusterProfiler パッケージの関数 gseKEGG を使用して、Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) でテストされました。 EZ55 の転写レベルは、clusterProfiler の関数 enrichKEGG を使用した過剰表現分析 (ORA) を使用して分析されました [26]。

我々は、EZ55 が光呼吸経路の代謝中間体を唯一の炭素源として増殖する能力を調査しました。 グリシン、グリコール酸塩、グルコース、およびグリオキシル酸塩のストック溶液 (濃度はそれぞれ 20%、4%、4%、および 10% W/V) を、0.2 μM フィルターを使用してろ過滅菌しました。 グリコール酸塩およびグリオキシル酸塩ストックのｐＨは、１０Ｍ ＮａＯＨを使用して約７に調整した。 EZ55 クローンを、Pro99 栄養素 [21] および 0.1% (W/V) グルコース [25] を補充した ASW に接種し、120 rpm で軌道振盪しながら 28 °C で 24 時間順応させました。 順応後、培養物を 10 mL Pro99 (グルコース不含) で 1000 倍に希釈し、同じ培養条件下でさらに 24 時間培養した後、各培養液 5 μL を UV 滅菌した 96 ウェル透明プレートの 2 つのウェルに追加しました。炭素源としてグリシン、グリコール酸塩、グリオキシル酸塩、またはグルコースを 0.1% 濃度で含む 215 μL の Pro99 培地を含むか、または炭素を添加しない (陰性対照として)。 プレートを UV 滅菌透明シーリングフィルムでシールし、Synergy H1 プレートリーダー (Biotek、バーモント州、米国) で 28 °C で 48 時間連続読み取りモードで培養し、5 分間隔で 600 nm の波長の光学濃度を収集しました。 培養物の指数関数的増殖率は、スライドタイムポイントウィンドウにおけるOD対時間の線形回帰によって決定される、その増殖曲線の最大傾きとして決定されました[27]。

細胞内 H2O2 の検出は、Lu et al. に従って実行されました。 [28]、若干の変更を加えています。 簡単に説明すると、1.5 mlの培養物を8000 rpmで5分間遠心分離し、上清を除去し、ペレットを1 mlのリン酸緩衝食塩水(pH = 7.4、Fisher)に再懸濁した。 5μlの1mM 2',7'-ジクロロジヒドロフルオレセインジアセテートを再懸濁液に加え、5秒間ボルテックスし、次いで暗所でシェーカー(120rpm)上で1時間インキュベートした。 懸濁液を８０００ｒｐｍで５分間遠心分離し、ペレットをＰＢＳで２回洗浄し、最後に２００μｌのＰＢＳに再懸濁した。 蛍光は、フローサイトメトリーにより励起/発光波長485/535 nmで測定しました。 サンプルの H2O2 レベルは、10,000 件のイベントに対する 535 nm での対数蛍光の平均として推定されました。

細菌のグリコール酸利用経路に関与するいくつかの遺伝子（グリコール酸/乳酸オキシダーゼ、グリコール酸デヒドロゲナーゼの3つのサブユニット、およびタルトロネートセミアルデヒドレダクターゼ）は、私たちの生物の参照ゲノムに注釈が付けられていなかったため、特に相互BLAST分析を使用してそれらを検出しようとしました。 我々は、blastp [29] を使用して、大腸菌および/またはシネココッカス・エロンガタスの関連遺伝子と高い類似性 (E 値 < 0.001) を持つ 4 つの参照ゲノムのそれぞれから任意の配列を取得し、その後、取得した各配列を E とバックマッチさせました。 coli または S. elongatus 参照ゲノム。 相互一致が元の BLAST 検索で使用された遺伝子と同じである場合、その一致は重要であるとみなしました。 取得された配列は、MUSCLE 3.8.425 [30] を使用してアラインメントされ、EMBL-EBI Web インターフェイス [31] を介して MVIEW で視覚化されました。 GlcDF および GOX/LOX シーケンスのブートストラップされた最尤ツリーは、MEGA バージョン 11 で作成されました。 ツリー構築のためのモデルパラメータは、MEGA のモデル選択ツール [32] を使用して、各データセットのモデル適合のためのベイズ情報量基準を最小化する組み合わせに基づいて選択されました。

シネココッカス CC9311 の増殖は、アルテロモナス EZ55 との共培養では pCO2 条件による大きな影響を受けませんでしたが、シネココッカス WH8102 は、以前にプロクロロコッカス MIT9312 で観察されたものと同様ではありますが、それほど深刻ではない増殖減少を経験しました [7] (図 S1)。 実際、WH8102 は 800 ppm pCO2 の下で指数関数的増殖率が大幅に上昇しました (線形混合効果モデルに基づいて約 11% 増加、p = 0.009) が、遅滞期期間は大幅に増加しました (2.1 ± 0.5 日、線形混合効果モデル、 p < 0.001) および移植後の細胞死 (7.8 ± 6.5 % 損失、線形混合効果モデル、p = 0.001) により、この増殖率の増加が逆転し、実現増殖率またはマルサス的増殖率が大幅に低下しました (~17% 減少) 、線形混合効果モデル、p = 0.006)。 この研究では、無菌性シネココッカス株の増殖を観察しなかったため、MIT9312 で観察されたように、これらの違いが EZ55 の「助ける」行動の変化を反映しているかどうかについては言及できません [7]。

MIT9312、CC9311、およびWH8102には、pCO2処理間で有意に差次的に転写された37、30、および13個の遺伝子がありました（logFC > 1、p < 0.05）（図S2、表S1）。 同じ配列で異なるパイプラインを使用した以前のレポート [7] と一致して、MIT9312 はカルボキシソーム シェル遺伝子、RUBISCO 遺伝子、およびいくつかの高光線誘導 (HLI) 遺伝子の転写を減少させ、スペクトリン リピート「共培養」の転写を増加させました。応答遺伝子」 [33] (図 S3A)。 対照的に、WH8102 は、RUBISCO 遺伝子とカルボキシソーム遺伝子 (図 S3B)、およびいくつかの N 獲得遺伝子の転写を増加させました。 MIT9312と同様に、CC9311はHLI遺伝子および他のストレス関連遺伝子を下方制御しました（図S3C）。 GSEA は、MIT9312 における炭素固定経路の下方制御 (図 1A)、および WH8102 における炭素固定、栄養素獲得、およびその他の異化および同化経路の上方制御 (図 1B) を確認しました。 MIT9312 はまた、pCO2 上昇下で DNA ミスマッチ修復システムの転写を増加させました。 CC9311 は、pCO2 上昇下で光合成アンテナタンパク質合成とアミノアシル tRNA 生合成を上方制御しました (図 1C)。

遺伝子は、400 ～ 800 ppm pCO2 の間で差次的に制御されるカテゴリーを表す、Prochromococcus MIT9312 (A)、Synechococcus WH8102 (B)、および Synechococcus CC9311 (C) の KEGG アノテーションを使用してセットにビン分けされました。 正規化エンリッチメント スコア (NES) は、超幾何スコア (HGS) によってランク付けされた遺伝子のリスト全体にわたる KEGG カテゴリの分布を示します。 より高い濃縮スコアは、示された KEGG カテゴリに属する​​遺伝子が、アップレギュレーションまたはダウンレギュレーション (それぞれ正または負の値) を表すランク付けされたリストのいずれかの端に向かってシフトしていることを示します。

EZ55では、テストしたシアノバクテリアのいずれかと比較して、より多くの遺伝子が800 ppm pCO2下で有意に差次的に制御されました（表S2、図S4A）。 アミノ酸およびペプチドグリカンの生合成、ならびに多様な糖の異化に関する遺伝子が過剰に存在しました（図S5A）。 最も過剰に存在する 3 つの KEGG カテゴリーに含まれる統計的に差次的に転写された遺伝子はすべて下方制御されていました。 対照的に、デンプンとスクロースの異化カテゴリーでは、2 つのα-アミラーゼ グリコシド ヒドロラーゼ酵素、スクロース ホスホリラーゼとアミロスクラーゼが 800 ppm でより多く転写されることが明らかになりました。

また、無菌の EZ55 トランスクリプトームをシアノバクテリアとの共培養のトランスクリプトームと比較することもできました。 EZ55 に対する共培養の影響は、pCO2 の影響よりもはるかに顕著でした。 注目すべきことに、無菌のEZ55と比較して、シアノバクテリアとの共培養では1144個の遺伝子が有意に差次的に転写された（図S4B、表S3）。 さらに、pCO2 応答は、457 個の遺伝子の共培養によって大幅に調節されました (図 S4C、表 S4)。 pCO2 単独の場合 (図 S5A) よりも、共培養応答 (図 S5B) および pCO2 との共培養の相互作用 (図 S5C) について、より過剰に発現する KEGG 経路が同定されました。

全体的に、差次的に調節されるストレス関連遺伝子の転写物は、RNA ポリメラーゼ定常相シグマ因子 (rpoS) を除いて、400 ppm pCO2 で無菌 EZ55 と比較して枯渇しました (図 2; 表 S5)。 これらの遺伝子には、抗酸化酵素のカタラーゼ、カタラーゼペルオキシダーゼ、およびアルキルヒドロペルオキシドレダクターゼが含まれていました。 400 ppm での共培養では、N、P、Fe、有機酸 (グリコール酸、酢酸、乳酸など) のトランスポーター、およびさまざまな炭素基質の転写物が上方制御されました (図 S6; 表 S6)。 一方、800 ppm pCO2 では、ほとんどのストレス遺伝子が共培養で上方制御され、ほとんどのトランスポーターの転写は無菌性 EZ55 と比較して変化していませんでした。

プロットは、同じ pCO2 での無菌条件下での転写と比較した、400 または 800 ppm pCO2 での共培養 (カラム 1) および特定のシアノバクテリアとの共培養 (カラム 2 ～ 4) に対する一般的な応答を表します。 Log2 倍数変化 (logFC) は、同じ pCO2 条件下で無菌アルテロモナスと比較して x 軸にプロットされています。 差次的に転写された遺伝子 (p < 0.05 および logFC > 1) は黒で強調表示されます。 列 1 の黒いバーは、平均共培養応答が同じ pCO2 での無菌応答と大きく異なることを示します。 列 2 ～ 4 の黒いバーは、特定のシアノバクテリア応答と列 1 に示されている一般的な共培養応答の間の有意な差を示します。

ほとんどの走化性遺伝子の転写物は、400 ppmでの無菌と比較して共培養でより豊富でしたが、800 ppmでの共培養では一般に影響を受けないか下方制御されました（図S7;表S7）。 一方、鞭毛関連遺伝子は、400 ppm の共培養ではほとんどが下方制御されましたが、800 ppm では上方制御されました。 多くの中心炭素代謝遺伝子も差次的に調節されており、グリオキシル酸/ジカルボン酸、プロパン酸、ピルビン酸、およびアミノ酸異化に関与する酵素が非常に過剰に存在していました（図S8;表S8）。 下方制御されたクエン酸メチル回路およびコリンからのグリシンベタイン合成における酵素をコードする遺伝子を除き、差次的に転写された中心代謝転写産物のほとんどは、400 ppm での共培養で濃縮されました。 しかし、800 ppm では、共培養では 2 つの中心代謝酵素のみが異なって転写され、両方とも無菌増殖と比較して枯渇しました。

前のセクションではEZ55の一般的な共培養応答を分析しましたが、我々の分析では、EZ55がどのシアノバクテリアパートナーと培養されたかに応じて差次的に転写される多くの遺伝子も明らかにしました（図S4、パネルDF;表S9、S10、S11）。 これらの多くでは、株特異的な共培養応答も pCO2 処理間で異なりました (図 S4、パネル GI、表 S12、S13、S14)。 一般的な共培養と比較して、特定のシアノバクテリアとの共培養に対するEZ55の応答では、同様のKEGGカテゴリーが過剰に表れており（図S5、パネルDI）、これらの種特異的な違いは、基本的な違いではなく、同じ一般的な経路の調整を反映していることを示唆しています。代謝反応。 対照的に、800 ppm での一般的な共培養反応と比較して、遺伝子転写における種特異的な有意差はほとんどありませんでした。 1 つの注目すべき違いは、400 ppm では、ほとんどの EZ55 ストレス関連遺伝子が、どちらのシネココッカス株よりも MIT9312 でより高度に転写されたことです (図 2)。 さらに、2 つの EZ55 カタラーゼおよびアルキルヒドロペルオキシド レダクターゼをコードする遺伝子は、MIT9312 との共培養では 800 ppm で減少しましたが、WH8102 では増加し、CC9311 の一般的な共培養反応と比べて変化はありませんでした。

いくつかの栄養素獲得遺伝子の転写も株特異的であり（図S6）、ストレス遺伝子と同様に、MIT9312との共培養ではシネココッカス株と比べて著しく異なるパターンを示しました。 たとえば、400 ppm では、EZ55 NH4+ トランスポーターは MIT9312 および WH8102 との共培養で上方制御されましたが、800 ppm では、NH4+ トランスポーター転写物は、MIT9312 との共培養では実質的に減少しましたが、どちらのシネココッカス株とも減少しませんでした。 いくつかの EZ55 有機炭素輸送体も、種特異的な方法で pCO2 に応答して転写をシフトしました。 たとえば、400 ppm では、2 つのフコース パーミアーゼをコードする転写産物が MIT9312 との共培養で上方制御され (ただし、3 つ目は下方制御されました)、酢酸トランスポーターは WH8102 でより高度に転写されました。 ビタミン B 輸送遺伝子は、400 ppm 未満の MIT9312 および 800 ppm 未満の WH8102 との共培養で上方制御されました。 走化性および鞭毛遺伝子の種特異的な転写パターンは、一般的な共培養反応で観察された傾向と類似していましたが、多くの場合、シフトの大きさは株間で大きく異なりました（図S7）。

400 ppm pCO2では、特定のシアノバクテリアのパートナーに応じて、無菌培養と比較してEZ55では多くの中枢代謝遺伝子が異なって転写されました（図S8、3、S9）。 たとえば、EZ55 を両方のシネココッカス株と共培養すると、グリシン切断システム (GCS) に関与する遺伝子の転写が増加しましたが、その変化の大きさは CC9311 と組み合わせた場合にのみ顕著でした。 対照的に、これらの遺伝子は MIT9312 との共培養では下方制御されました。 細菌のグリオキシル酸シャント酵素であるリンゴ酸シンターゼおよびイソクエン酸リアーゼは、その代謝産物が GCS と重複しており、WH8102 との共培養で上方制御されました。 EZ55 をシネココッカス株と共培養すると、バリンおよび酢酸異化遺伝子の転写が増加しましたが、MIT9312 とは共培養されませんでした。また、グリシンベタイン合成遺伝子の転写は減少しました。 EZ55 を MIT9312 と組み合わせると、ピルビン酸デヒドロゲナーゼをコードする遺伝子の転写が増加しました。 脂肪酸のベータ酸化は一般に 400 ppm で上方制御されますが、800 ppm では下方制御されます。 グリシンベタイン代謝は、400 ppm で CC9311 との EZ55 共培養では下方制御されましたが、800 ppm では上方制御されました。 全体として、800 ppm pCO2 では 400 ppm よりも無菌増殖に関連した種特異的な調節変化が少なくなりました。

パネル A、400 ppm pCO2。 パネル B、800 ppm pCO2。 小さな挿入グラフは、MIT9312 (緑色のバー)、CC9311 (ピンクのバー)、または WH8102 (オレンジ色のバー) との共培養における、同じ pCO2 条件下での無菌培養と比較した転写の対数倍率変化を示します。 遺伝子名は大腸菌の関連遺伝子に対応します。 少なくとも 1 つの条件において無菌培養と共培養の間で異なる転写を受けた遺伝子のみが示されています。 すべてのバーが有意差を表すわけではありません。すべての遺伝子産物の特定の統計検定を図 S8 に示します。 太字の代謝物は、特定の条件下で共培養成分間で交換される滲出液であると仮定されます。 矢印の色は、4 つのゲノムのうちどれが、注釈付きの遺伝子機能と独自の系統解析に基づいて示された反応を実行できるかを示します (図 S10–S13)。 説明については、挿入図の凡例を参照してください。

我々は、EZ55 が光呼吸の副産物を代謝できる可能性を調査しました。副産物は 800 ppm pCO2 ではそれほど豊富ではなく、シアノバクテリアによって必然的に分泌される可能性があります。 まず、ゲノム情報から 4 つの生物すべてのグリコール酸異化経路を再構築しました (図 3)。 経路内のギャップについて誤って注釈が付けられた可能性のある遺伝子を検出するために、大腸菌および/またはシネココッカス・エロンガタスの欠落遺伝子のアミノ酸配列を使用して相互BLASTクエリを実行しました（図S10）。 まず、MIT9312 ゲノムには 2PG ホスファターゼの類似体が存在しないことを確認しました。 我々は、EZ55 およびシネココッカスの両方の株でタルトロン酸セミアルデヒド還元酵素の候補を発見しましたが、シネココッカスのヒドロキシピルビン酸イソメラーゼやどの生物のグリオキシル酸カルボリガーゼの候補も発見しませんでした。 私たちは、グリコール酸デヒドロゲナーゼのサブユニットの 1 つである glcD の候補を 4 つのゲノムすべてで発見しましたが、他の 2 つのサブユニット glcE および glcF に一致するのはシネココッカスの 2 株のみでした。 大腸菌で機能するには 3 つの遺伝子すべてが必要であるため [34]、我々は EZ55 および MIT9312 における glcD 候補の系統発生をより詳しく調査しました。 MIT9312 glcD は、シネコシスティス PCC6803 [35] で発見された代替 glcD を含むクレードに分類され、この glcD2 のバージョンは、ここで研究した両方のシネココッカス ゲノムでも見つかりました (図 S11)。 しかし、この酵素が glcEF サブユニットの助けなしにグリコール酸からグリオキシル酸への変換を触媒できるかどうかは明らかではありません [35]。 一方、EZ55 タンパク質は大腸菌 GlcD のほぼ 2 倍の長さであり、長い C 末端伸長が大腸菌 GlcF Fe-S タンパク質と非常によく似ていることを発見しました。タンパク質は、それ自体で 3 つの glc サブユニットによって行われる反応を触媒できる可能性があります。 また、この大きなGlcDF融合タンパク質は海洋ガンマプロテオバクテリア全体で保存されているが、大腸菌や緑膿菌では保存されていないことも発見しました（図S11）。 私たちが発見した glcDF 遺伝子は 2 つのクレードに分類され、1 つは以前に特徴付けられた glcD 遺伝子および glcF 遺伝子とともに高度なブートストラップ サポートによってクラスター化されたもので、もう 1 つは glcD2 と標準 E との間の別個の進化系統の中間を表す (EZ55 遺伝子を含む) ものでした。大腸菌の3タンパク質酵素。

EZ55 ゲノムには、大腸菌乳酸オキシダーゼ lctD に類似した 2 つの遺伝子も含まれていました。 細菌の乳酸オキシダーゼ (LOX) はグリコール酸にも作用することが示されており、植物に見られる H2O2 生成グリコール酸オキシダーゼ (GOX) 酵素の祖先であると考えられています [36]。 さらなる分析により、EZ55タンパク質と大腸菌タンパク質の両方が、真核生物のGOXおよび化膿連鎖球菌由来のH2O2生成LOXとよく一致することが明らかになりました[37]（図S12）。 GOX/LOX 候補は、調べたどのシネココッカス ゲノム (ここで研究した 2 つを含む) にも見つからず、高光クレードのプロクロロコッカス ゲノムにも見つかりませんでした (ただし、2 つの低光株 MIT9211 と NATL2A には候補遺伝子がありました)。 したがって、EZ55 はグリコール酸異化のためにより効率的な植物様 GOX 経路を使用し、副産物として H2O2 を生成する可能性があります。 我々は、4 つのゲノムのいずれにおいても、グリコール酸利用のためのベータ-ヒドロキシアスパラギン酸回路経路の証拠を見つけられませんでした[38]。

このゲノム証拠に基づいて、我々は、シネココッカス株とEZ55の両方が、GCS、TCAグリオキシル酸シャント、またはグリセレートのいずれかを使用して、光呼吸の近位生成物である2-ホスホグリコール酸（2PG）を完全に回収できると結論付けました（図3）。 35]。 これらの経路の少なくとも 1 つは、400 ppm pCO2 での各シアノバクテリアパートナーとの共培養において EZ55 に関して上方制御されました (図 3)。 一方、MIT9312 は 2PG をグリオキシル酸に変換するための完全な酵素セットを持っていなかったため、MIT9312 は炭素固定中に比較的一定の速度で 2PG を培地中に排出するに違いないと予測しました。 したがって、我々は、2PG に関連するさまざまな代謝産物で増殖する EZ55 の能力を調査しました。 無菌 EZ55 培養物は、グリコール酸塩、グリオキシル酸塩、およびグリシンを唯一の炭素源として増殖しましたが (図 4A)、グルコースよりも増殖速度が著しく低かった (ANOVA とその後の Tukey 事後検定、p < 0.05)。 また、グルコースまたはグリコール酸のいずれかで増殖するEZ55培養物の細胞内H2O2も測定しました（図4B）。 グリコール酸で増殖させた培養物は、グルコース培養物よりも有意に高い H2O2 誘導蛍光を示し (ANOVA、p < 0.05)、これは EZ55 における GOX 活性と一致しています。

3 つの光呼吸関連化合物に対する EZ55 の指数関数的増殖率を、陽性 (グルコース) および陰性 (無修正 C フリー Pro99 培地) と比較したもの。 B グルコースまたはグリコール酸で増殖する EZ55 細胞の細胞内 H2O2 含有量。フローサイトメトリーで分析した DCFH-DA 染色細胞の平均対数蛍光 (FL) として表されます。

私たちは、プロクロロコッカスおよびシネココッカスに対する pCO2 の変化 (400 対 800 ppm、現在および 2100 年の予測濃度を表す) の影響と、共培養された従属栄養性「ヘルパー」細菌 Alteromonas sp. との相互作用に対するその影響を理解することを目的としました。 EZ55。 私たちの以前の研究[7]と一致して、後者の生物の代謝は主にCO2に依存しているにもかかわらず、EZ55は私たちの研究のどの光独立栄養生物よりも2100年pCO2の影響を強く受けました。 驚くべきことに、pCO2 が上昇すると、EZ55 に対する共培養の効果が減少または排除される傾向があり、同じ pCO2 で無菌の EZ55 と比較して、有意に差次的に転写される遺伝子の数がはるかに少なくなりました。 したがって、pCO2 はシアノバクテリアと EZ55 の間の代謝会話に強い影響を与えました。 差次的に調節される代謝経路の詳細な分析により、この動的な相互作用の根底にある 3 つの相互に強化するメカニズムが示唆されました: (i) 「漏出性」シアノバクテリア由来代謝産物の放出に対する pCO2 の影響、(ii) CO2 間の無機栄養素をめぐる競争力学の変化-培養生物、および(iii)細菌および植物プランクトンのストレス状態の調節。 これらの各メカニズムについては、以下でさらに詳しく説明します。

植物プランクトンと細菌の共培養に使用した培地には、外因性炭素源は含まれていませんでした。 したがって、EZ55 は増殖するためにシアノバクテリアの滲出液に依存しており、その転写の変化の多くは培地中の細胞外代謝物の利用可能性の変化を反映している可能性があります。 無菌 EZ55 と比較した共培養における炭素異化作用および輸送遺伝子、ならびに走化性遺伝子の有意な上方制御は、シアノバクテリアが分泌する有機化合物の細菌による再石灰化がこれらの単純な生態系における原動力であるという見解を裏付けています。 さらに、炭水化物異化作用および輸送遺伝子の転写の変化は、さまざまな実験条件下でどの代謝産物が分泌されているかについての手掛かりを提供します (図 5)。

400 または 800 ppm pCO2 での 4 つの異なる群落状況 (無菌培養、またはプロクロロコッカス MIT9312、シネココッカス WH8102、またはシネココッカス CC9311 との共培養) についての再構成が示されており、C 化合物の利用可能性、成長制限因子、およびストレスの変化の可能性を反映しています。異なる遺伝子転写の観察と一致する条件。 EZ55 画像は、Hennon et al. で報告されたセッションから極低温電子顕微鏡法によって取得されました。 [7]。 各パートナーの背景色は、図 3 のバーの色に対応しています。

すべての酸素発生光栄養生物と同様に、ここで研究されたシアノバクテリアは酵素ルビスコを使用して炭素を固定します。この酵素は、光合成産物の代わりに2PGの生成につながる望ましくない光呼吸反応も触媒します。 野外および培養中の植物プランクトンは、グリコール酸を含む低分子量カルボン酸を排出することが観察されている[39、40、41]。 光呼吸グリコール酸は、海洋で最も豊富な炭素源の 1 つであり [38]、一部の海洋従属栄養細菌にとって好ましい増殖基質である [42]。 さらに、グリコール酸をグリオキシル酸に変換する細菌の glcD 遺伝子は、海洋で遍在的に転写されています [41、43]。 EZ55 にはグリコール酸に対する特異的なトランスポーターがありませんが、酢酸塩および乳酸塩の取り込みに使用されるのと同じトランスポーターを使用して細胞に取り込まれます [44, 45]。どちらも 400 ppm の共培養条件で上方制御されました (図 3) ）。 我々のデータはまた、グリコール酸異化経路に関与する酵素の異なる制御を示し、各シアノバクテリア株との共培養では少なくとも 1 つの経路が上方制御されていました (図 3)。 我々はさらに、おそらく新規GlcDF融合タンパク質（図S11）および/または植物様LOX / GOX酵素（図4）を使用して、EZ55培養物が唯一の炭素源としてグリコール酸で増殖できることを実証しました。 したがって、光呼吸副産物は、これらの培養物、特にそれ自体で 2PG を回収するための検出可能な酵素を持たない MIT9312 の存在下では、EZ55 の炭素源である可能性があります。

EZ55がこれらの培養物中の特定の条件下で植物プランクトンによって生成されるアミノ酸、有機酸、および脂肪酸を利用したという証拠もありました（図S9）。 乳酸、酢酸、プロパン酸のトランスポーターと異化経路は、すべてのシアノバクテリアとの共培養で上方制御され、ピルビン酸デヒドロゲナーゼも MIT9312 と同様に上方制御されましたが、その濃度は 400 ppm のみでした。 バリンとグリシンの異化作用も、2 つのシネココッカス株との共培養では 400 ppm で上方制御され、400 ppm pCO2 での MIT9312 および CC9311 との共培養では脂肪酸異化作用も上方制御されました。 これらの物質のほとんどは、以前の研究でシアノバクテリア培養物中で直接的または間接的に観察されています。 たとえば、グリコール酸、乳酸、酢酸、ピルビン酸はプロクロロコッカスの使用済み培地で直接測定されており[39]、プロクロロコッカスとの共培養はグリシンとピルビン酸のSAR11増殖要件を満たすことができます[46]。 脂肪酸異化遺伝子は、プロクロロコッカスや他の海洋細菌によって大量に放出される膜小胞を標的とした可能性があり、海洋の従属栄養生物にとって重要な炭素源である可能性がある[47、48]。 もしそうなら、将来の研究では、WH8102 が他の 2 つのシアノバクテリアよりも少ない小胞を生成するかどうかを調査し、ここで観察されたベータ酸化遺伝子の転写の違いを説明する必要があります。

バリン、脂肪酸、およびプロパン酸の異化経路は、細菌では一般にクエン酸メチル経路を介して TCA サイクルに供給されるプロパノイル CoA の形成と交差します [49]。これは、すべてのシアノバクテリアとの共培養において 400 ppm で大幅に下方制御されました。ただし、これらの経路の他の遺伝子は上方制御されていました。 したがって、これらの供給源からの炭素の最終的な運命がどうなるかは明らかではありませんが、EZ55 が別の代替経路 (たとえば、Mycobacterium tuberculosisメチルマロニル経路[50])。

注目すべきことに、これらすべての産物の利用に関連する遺伝子転写は、800 ppm pCO2 で低下しました (図 3、S8、S9)。 これは、グリコール酸利用経路の酵素にとって予想外ではなかった。800 ppm で CO2/O2 比が増加すると、炭素固定に比べて光呼吸の速度が低下し、したがってグリコール酸のような光呼吸代謝物の利用可能性が低下するはずだからである [51, 52]。 しかし、なぜ 800 ppm ではシアノバクテリア浸出液中の有機酸や脂肪酸が少なくなるのかは明らかではありません。 可能性の 1 つは、シアノバクテリアが光合成物の完全な酸化に有利な条件下で内部の酸化還元状態が変化するため、高 pCO2 では培地中にこれらの化合物を放出する量が少なくなるということです。 将来の pCO2 条件が植物プランクトン浸出物の性質を根本的に変える場合、これは将来の海洋の進化と生態系機能に重大な影響を与える可能性があります。

私たちの実験条件下では、独立栄養性シアノバクテリアと従属栄養性 EZ55 が炭素をめぐって競合する可能性は低いですが、N、P、Fe などの無機栄養素をめぐって競合の証拠が観察されました。 EZ55 リン酸、アンモニウム、および鉄のトランスポーター、窒素調節タンパク質 P-II、およびグルタミンシンテターゼ (細菌における窒素同化の主要なゲートウェイ) はすべて、400 ppm pCO2 での無菌培養と比較して、すべての共培養でより高度に転写されました (図 1)。 S6)、光合成由来の炭素の継続的供給の存在下での無酸素炭素制限から栄養制限への切り替えを示唆しています(図5)。 一方、800 ppm pCO2 環境下では、無酸素と比較して上方制御される栄養素輸送体はほとんどありませんでした。 遺伝子転写データだけでは、アルテロモナスが無機栄養素によって制限されているのか有機栄養素によって制限されているのかを結論付けるのに十分ではありませんが、栄養素獲得の重要性が低下していることは、EZ55 がシアノバクテリアの非存在下と同様に、これらの条件下でも炭素制限を受けていることを示唆しています。

EZ55 栄養素輸送体遺伝子の転写には種特異的な変化は比較的ほとんどありませんでした。 一例は、アンモニウムトランスポーターであり、これは、400 ppm pCO2 で外洋シアノバクテリア (MIT9312 および WH8102) との共培養で強く上方制御されました。 これは、永続的に貧栄養な外洋に適応したシアノバクテリアの窒素に対する比較的高い親和性への反応を反映している可能性があり、沿岸の CC9311 よりも窒素を制限するためのはるかに強力な競合相手となっています。 EZ55 との N 競合は、3 方向共培養におけるプロクロロコッカス対シネココッカス (沿岸株 WH7803) の相対的な競合適応度を高めることが観察されています [53]。 対照的に、WH8102 は 800 ppm pCO2 の下でより高い N 要求を示し、硝酸塩トランスポーターと尿素利用に関連するいくつかの遺伝子を大幅に上方制御しているようです (図 S2)。 これは、高い pCO2 で WH8102 で観察された炭素固定遺伝子の転写の強化とより速い指数関数的増殖速度によって説明され、N 要求が増加し、WH8102 が 400 ppm で C 制限されていることを示している可能性があります。

PEv 培地 (無菌の EZ55 と MIT9312 の共培養物が増殖する) と SEv 培地 (CC9311 と WH8102 の共培養物が増殖する) には異なる N 供給源が提供され、前者には NH4+、NO3 が含まれることに注意することが重要です。 -後者では。 しかし、EZ55 はどちらの N 供給源を使用しても増殖できるため、この違いが遺伝子制御で観察された変化を説明できるとは考えていません。 ただし、EZ55のアンモニウムトランスポーターが両方の培地タイプで上方制御されていたことに注目するのは興味深いことであり（図S6）、SEv共培養中でシネココッカスによって排泄されたアンモニウムの恩恵を受けている可能性があることを示唆しています。

EZ55 は、800 ppm pCO2 よりも 400 ppm の pCO2 でストレス関連遺伝子の転写が少なく、無菌培養単独よりもシアノバクテリアとの共培養の方がストレスの証拠が少ないことを示しました。 H2O2 からの保護に関連する EZ55 ゲノム内のほぼすべての遺伝子は、他の一連のストレス関連遺伝子と同様に、400 ppm での共培養で下方制御されました (図 2)。 一方、これらの遺伝子の多くは、800 ppm の無酸素条件と比較して有意に上方制御されました。 さらに、800 ppm では、シアノバクテリアのパートナー間で EZ55 H2O2 防御遺伝子の転写に顕著な差が見られました。 以前に記載したように [7]、MIT9312 との共培養では両方の単官能性カタラーゼが 800 ppm で下方制御され、3 つのアルキルヒドロペルオキシド レダクターゼ遺伝子のうち 2 つも同様でした (ただし、3 つ目は大幅に上方制御されました)。 対照的に、単機能性カタラーゼ遺伝子は、800 ppm の WH8102 との共培養において有意に上方制御されました。 抗酸化剤としても機能することが示されている浸透圧保護剤であるグリシンベタインの生合成に関与する遺伝子の転写の上昇は[54、55]、EZ55における800 ppmのシネココッカスとの共培養における酸化ストレスの増加に関するさらなる証拠を提供する。

共培養および上昇した pCO2 の下での EZ55 のストレス レベルの変化の背後にあるメカニズムの一部の兆候は、3 つのストレス関連 RNA ポリメラーゼ シグマ因子の動態で見ることができます。 それぞれエンベロープおよび熱ストレスレギュロンの制御に関与するrpoEおよびrpoHは両方とも、無菌条件および800ppm条件と比較して、共培養では400ppmで下方制御された。 rpoE は 800 ppm pCO2 で有意に上方制御されました。 これらの傾向は、上で議論したように、無酸素条件と 800 ppm 条件の両方での飢餓誘発酸化ストレスと一致しています。 対照的に、rpoS は 400 ppm pCO2 で上方制御され、MIT9312 との共培養では強く上方制御されました。 RpoS は、栄養欠乏の条件下または細胞が定常期に入るときに蓄積する特殊なシグマ因子であり、一般的なストレス耐性を高める働きをします [56、57]。 たとえば、大腸菌では、RpoS が窒素欠乏時の生存に重要な役割を果たすことが示されています [58]。 カタラーゼのような酸化ストレス遺伝子の転写が rpoS 転写から切り離されることは予想外でしたが、rpoS の傾向は、400 ppm pCO2 で栄養素が制限されている EZ55 (図 S6) および MIT9312 との共培養におけるカタラーゼの上方制御と一致しています。 WH8102 や CC9311 ではなく、400 ppm (図 2)。

EZ55 とは対照的に、ストレス応答に関連して差次的に転写される遺伝子は、800 ppm のシアノバクテリアではまれでした。 MIT9312 と WH8102 は両方とも 800 ppm で重大な増殖障害を示しましたが (図 S1)、どちらの株にもストレス特異的な遺伝子転写応答の証拠はほとんどありませんでした。 プロクロロコッカスでは、DNA ミスマッチ修復遺伝子がグループとして 800 ppm で濃縮されましたが、示差的に転写された唯一の個別のストレス関連タンパク質は、800 ppm で強く下方制御された HLI タンパク質でした。 WH8102 ではストレス関連遺伝子や遺伝子セットは濃縮されておらず、CC9311 で示差的に転写される少数のストレス遺伝子 (例、熱ショックや HLI タンパク質) はすべて 800 ppm で下方制御されました。 これは、MIT9312 と WH8102 の両方が保護のために共培養された EZ55 パートナーに依存していることを示している可能性があります。これらのシアノバクテリアのゲノムにはカタラーゼや従属栄養細菌に一般的ないくつかの他のストレス応答遺伝子が含まれていないためです。 また、従属栄養細菌で特徴付けられているものとは異なるストレス応答メカニズムを持っていることを示す可能性もあります。 たとえば、機能が不明ないくつかの仮説上のタンパク質は、pCO2 条件間で各シアノバクテリア内で異なって制御されていました。 最後に、MIT9312 と WH8102 が経験したストレスは、新鮮な培地に移した後の最初の数日間に発生し (つまり、両方で観察された大幅に延長された遅延期間)、培養物がサンプリングされた対数期後期までに軽減された可能性があります。 RNA シーケンス。

私たちは、藻類と細菌の共培養における pCO2 の上昇に対する応答は、CO2 特異的な応答そのものによるものではなく、種間の相互作用によって引き起こされることを示しました。 これらの主張のいくつかについては、文化に基づく直接的な証拠がないことに注意することが重要ですが、文化における相互作用に関するいくつかの結論については、遺伝子転写の証拠が強力であると私たちは感じています（図5）。

まず、pCO2 の増加により、調べた 3 つのシアノバクテリア株すべてが分泌する炭素化合物の量および/または種類が根本的に変化し、EZ55 が炭素源をまったく添加していない培地に存在するものとほとんど区別できない定常相の代謝状態になったようです。 これは、CO2:O2比の上昇によって直接引き起こされ、光呼吸速度とその後の2PGおよび/またはグリコール酸の放出が低下し、細胞内の酸化還元状態を変化させることによってシアノバクテリアが放出する不完全酸化炭素の量を間接的に減少させた可能性があると我々は示唆している。 [59]。 おそらく炭素の供給が変化しているため、EZ55 はまた、pCO2 の上昇における栄養トランスポーターの転写の減少によって例示されるように、シアノバクテリアのパートナーとの栄養競合状態から移行しているようです（図 S6）。

第二に、400 ppm での共培養は、無菌増殖または 800 ppm での共培養増殖と比較して、EZ55 に対するストレスを明らかに減少させました。これはおそらく、これらの条件下でシアノバクテリアのパートナーによって上述したより信頼性の高い C 源が提供されたためと考えられます。 対照的に、MIT9312 と WH8102 は両方とも明らかにストレスの上昇を経験しましたが、これはこれらの条件下での EZ55 の代謝の変化に関連している可能性があります。 我々の以前の研究[7]からの主要な結論の1つは、EZ55が800 ppm pCO2でカタラーゼ転写を減少させ、プロクロロコッカスが培養中で増殖するために依存する「ヘルパー」効果を排除するという発見でした[13、14]。 この研究では、MIT9312 との共培養におけるカタラーゼ応答が、2 つのシネココッカス株との共培養におけるカタラーゼ応答とは逆であることがわかります。 これについて考えられる説明の一つは、この研究の他の 3 株とは異なり、MIT9312 は完全な 2PG 異化経路を持たず、したがってこの生成物を排泄し、その後 EZ55 によって異化された可能性があるという事実にあります。 ゲノム解析（図S10〜S13）と培養実験（図4）により、EZ55は唯一の炭素源としてグリコール酸で増殖でき、その細胞内H2O2濃度はグルコースでの増殖と比較して上昇していることが確認されました。 我々は、CO2:O2 比が低いため、400 ppm pCO2 では MIT9312 によってより多くの 2PG が分泌され、この炭素源での増殖により EZ55 の内部酸化ストレス負荷が増大し、その結果カタラーゼなどの H2O2 防御の転写が増加したと考えられます (図 2)。 ）。 これが本当であれば、これは、なぜ「ヘルパー」関係が pCO2 の上昇で崩壊したのかについての考えられる説明の 1 つを提供します。MIT9312 は、EZ55 のすぐに利用できる成長基質として 2PG を 400 ppm で漏洩させることにより、EZ55 に高度な細胞内 ROS 防御を維持させ、これは、バルク環境内の比較的低い H2O2 濃度からプロクロロコッカス株を交差保護する EZ55 の十分に特徴付けられた能力と、MIT9312 がエネルギーコストのかかる 2 つの酵素経路を排除できることによるものです。 pCO2 が高くなると光呼吸の速度が低下すると、EZ55 が過剰なカタラーゼを生成する必要性が減少し、その結果、MIT9312 の保護レベルが低下し、それに伴う成長障害が発生しました。

これは、漏洩性のあるブラッククイーン機能により、プロクロロコッカスのような生物が代謝を効率化しながら、同時にコミュニティ内で安定した相互依存関係を生み出すことができる方法の一例です。 しかし、それはまた、ブラッククイーンによって安定化された取引所がどのように崩壊する可能性があるかを示しています。 pCO2 とカタラーゼ生成の間の仮説的な関係が正しい場合、このシステムは、数千年にわたってほぼ安定してきた一連の大気中の pCO2 条件下で進化した代謝副産物の受動的放出に依存していることになりますが、これによりシステムは問題を解決します。特に現在起こっているpCO2の急速な変化に対して脆弱であり、将来の海洋ではプロクロロコッカスがまったく保護されなくなる可能性があります。 プロクロロコッカスが、あまり合理化されていない競合他社に競り勝てば、大気中の CO2 蓄積にプラスのフィードバックが生じる可能性があり、外洋循環における一次生産の全体的な効率が低下する可能性があります。 その後の実験では、プロクロロコッカスが適応進化を通じてこの不均衡を速やかに克服し、現在のニッチの深刻な混乱を回避できるかどうかを調べる必要がある。

結論として、これらの結果は、無菌培養物が自然群集の行動を理解するための良い窓を提供しないという観察をさらに裏付けるものとなります。 Alteromonas sp.の代謝海洋の遍在する消費者である EZ55 は、そのコミュニティ環境に強く依存しており、pCO2 の上昇によって引き起こされる化学環境の比較的微妙な変化は、その生理機能を大幅に改造するのに十分でした。 さらに、pCO2の変化に対するEZ55の転写応答は、調べた光合成独立栄養細菌の転写応答よりもはるかに大きく、海洋一次生産者に関連し、無視されがちな従属栄養細菌と、それらが地球規模の海洋変化にどのように応答するかを理解するには、さらなる研究が必要であることを示唆している。 。 したがって、メタボロミクスまたは直接基質測定を介して、いくつかの中核的な発見と仮説（2PGの役割、シアノバクテリアとアルテロモナス間で交換される炭素の性質など）についてさらなる研究が行われることが示されています。 これらの結果は、過度に単純化された無菌培養と過度に複雑な自然群集の間の実験的に扱いやすい中間体として共培養を使用する実験室実験の重要性をさらに強調しています。 また、一次生産者が栄養源としてそれらに依存する生物の代謝と相互作用を決定する上で主要な役割を果たしていることも強調しています。

当社の配列ファイルは、国立バイオテクノロジー情報センター (BioProject PRJNA377729、Sequence Read Archive アクセッション番号 SRX2619948 ～ SRX2619957、SRX3033334 ～ SRX3033345、および SRX14411251 ～ SRX14411274) からアクセスできます。 当社の配列ファイルから生成または分析されたすべてのデータ、ならびに培養ベースの実験および系統解析からの生データは、データセット 882409、882390、および 881942 として bco-dmo.org にアーカイブされています。

Nehrbass-Ahles C、Shin J、Schmitt J、Bereiter B、Joos F、Schilt A、他。 氷河期および間氷期初期の気候条件下での大気中への突然の CO2 放出。 科学。 2020;369:1000–5。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Honisch B、Ridgwell A、Schmidt DN、Thomas E、Gibbs SJ、Sluijs A、他。 海洋酸性化の地質学的記録。 科学。 2012;335:1058–63。

論文 PubMed Google Scholar

Worden AZ、Nolan JK、Palenik B. 海洋ピコ植物プランクトンの動態と生態の評価: 真核生物の要素の重要性。 リムノール オセアノガー 2004;49:168–79。

記事 CAS Google Scholar

フィールドCB。 生物圏の一次生産: 陸域と海洋の構成要素の統合。 科学。 1998;281:237–40。

論文 CAS PubMed Google Scholar

フェンシェル T. 微生物ループ – 25 年後。 J Exp Marine Biol Ecol. 2008;366:99–103。

記事 Google Scholar

アザム F、マルファッティ F. 海洋生態系の微生物構造。 Nat Rev 微生物。 2007;5:782–91。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ヘノン GM、モリス JJ、ヘイリー ST、ジンサー ER、デュラント AR、エントウィッスル E、他プロクロロコッカスおよび「ヘルパー」細菌アルテロモナスとの微生物の相互作用に対する CO2 上昇の影響。 ISME J. 2018;12:520–31。

記事 Google Scholar

Beszteri S、Thoms S、Benes V、Harms L、Trimborn S. 海洋酸性化と光利用可能性に対する 3 つの南洋植物プランクトンの反応: トランスクリプトーム研究。 原生生物。 2018;169:958–75。

論文 PubMed Google Scholar

フロンバウム P、ガジェゴス JL、ゴルディージョ RA、リンコン J、ザバラ LL、ジャオ N 他海洋シアノバクテリアであるプロクロロコッカスとシネココッカスの現在および将来の世界分布。 Proc Natl Acad Sci. 2013;110:9824–9。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fu FX、Warner ME、Zhang Y、Feng Y、ハッチンズ DA。 海洋シネココッカスとプロクロロコッカス（シアノバクテリア）の光合成、成長、および元素比に対する温度とCO2の上昇の影響。 Ｊ．Ｐｈｙｃｏｌ． 2007;43:485–96。

記事 Google Scholar

ナイトMA、モリスJJ。 シネココッカスとの共培養は、海洋酸性化条件下でのプロクロロコッカスの増殖を促進します。 環境微生物。 2020;22:4876–89。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Dutkiewicz S、Morris JJ、Follows MJ、Scott J、Levitan O、Dyhrman ST、他。 海洋酸性化が将来の植物プランクトン群集の構造に及ぼす影響。 自然の気候変動。 2015;5:1002–6。

記事 CAS Google Scholar

モリス JJ、キルケゴール R、ズル MJ、ジョンソン ZI、ジンザー ER。 「ヘルパー」従属栄養細菌によるプロクロロコッカス コロニーおよび希釈液体培養の強力な増殖の促進。 AEM。 2008;74:4530–4。

記事 CAS Google Scholar

モリス JJ、ジョンソン ZI、ズル MJ、ケラー M、ジンザー ER。 シアノバクテリア プロクロロコッカスが海面で増殖する過酸化水素除去微生物への依存性。 PLoS ONE。 2011;6:e16805。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

モリス JJ. ブラッククイーンの進化：微生物群集の構築における漏洩の役割。 トレンドジュネット。 2015;31:475–82。

記事 CAS Google Scholar

モリス JJ、レンスキー RE、ジンザー ER。 黒の女王の仮説: 適応遺伝子喪失による依存関係の進化。 mBio。 2012;3:e00036–12。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

カザミア E、チェスニック H、グエン TTV、クロフト MT、シャーウッド E、サッソ S、他。 ビタミン B12 依存性の藻類と従属栄養細菌の間の相互作用は制御を示します。ビタミン B12 の送達のための藻類と細菌の相互作用です。 環境微生物。 2012;14:1466–76。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ビラー SJ、コー A、ロッゲンサック SE、チザム SW。 従属栄養生物の相互作用は、長期間の暗闇中にプロクロロコッカスのトランスクリプトームのダイナミクスを変化させます。 mSystems 2018;3:e00040-18、/msystems/3/3/msys.00040-18.atom。

ビラー SJ、コー A、チザム SW。 引き裂かれて再会: プロクロロコッカスのトランスクリプトームに対する従属栄養生物の影響。 ISME J. 2016;10:2831–43。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

アシュワース議員、モリス JJ。 無菌微細藻類の培養は、物理圏市場の複雑さを見逃しています。 ピップ。 2016;3:107–11。

記事 Google Scholar

アンデルセンRA. 藻類の培養技術。 マサチューセッツ州バーリントン: Elsevier/Academic Press。 2005年。

Gattuso JP、Lavigne H. テクニカル ノート: 海洋酸性化の影響を調査するためのアプローチとソフトウェア ツール。 生物地球科学。 2009;6:2121–33。

記事 CAS Google Scholar

チェン・Y、ルンATL、スミスGK。 リードから遺伝子、そしてパスウェイまで: Rsubread とedgeR 準尤度パイプラインを使用した RNA-Seq 実験の差次的発現解析。 F1000解像度 2016;5:1438。

PubMed PubMed Central Google Scholar

R コアチーム (2022)。 R: 統計コンピューティングのための言語および環境。 R 統計コンピューティング財団: オーストリア、ウィーン。

Koch H、Germscheid N、Freese HM、Noriega-Ortega B、Lücking D、Berger M、他。 ゲノム、代謝、表現型の多様性は、Alteromonas macleodii の生態学的分化と種内相互作用を形成します。 Sci Rep. 2020;10:809。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wu T、Hu E、Xu S、Chen M、Guo P、Dai Z 他 clusterProfiler 4.0: オミクスデータを解釈するための汎用エンリッチメント ツール。 革新。 2021;2:100141。

CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kamrad S、Rodríguez-López M、Cotobal C、Correia-Melo C、Ralser M、Bähler J. Pyphe、ハイスループット コロニー スクリーニングで微生物の増殖と細胞生存率を評価するための Python ツールボックス。 eライフ。 2020;9:e55160。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lu Z、Sha J、Tian Y、Zhang X、Liu B、Wu Z. ポリフェノールアレロケミカルピロ没食子酸は、シアノバクテリア Microcystis aeraginosa においてカスパーゼ 3 に依存するプログラム細胞死を誘導します。 藻類研究 2017;21:148–55。

記事 Google Scholar

Altschul S. Gapped BLAST および PSI-BLAST: 新世代のタンパク質データベース検索プログラム。 核酸研究所 1997;25:3389–402。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

エドガーRC。 筋肉: 高精度および高スループットの複数配列アライメント。 核酸研究所 2004;32:1792–7。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Madeira F、Pearce M、Tivey ARN、Basutkar P、Lee J、Edbali O、他。 2022 年に EMBL-EBI から検索および配列分析ツール サービスが提供されます。Nucleic Acids Res. 2022;gkac240。 https://doi.org/10.1093/narlgkac240。

田村 K、Stecher G、Kumar S. MEGA11: 分子進化遺伝学解析バージョン 11. Mol Biol Evol. 2021;38:3022–7。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Aharonovich D、Sher D. 海洋アルテロモナスとの共培養に対するプロクロロコッカスの転写反応: 株間の違いと推定情報化学物質の関与。 ISME J. 2016;10:2892–906。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pellicer MT、Badía J、Aguilar J、Baldomà L. 大腸菌の glc 遺伝子座: グリコール酸オキシダーゼのサブユニットおよび glc 調節タンパク質をコードする遺伝子の特性評価。 J バクテリオール。 1996;178:2051–9。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

アイゼンハット M、ルース W、ハイモビッチ M、バウウェ H、カプラン A、ハーゲマン M。光呼吸によるグリコール酸代謝はシアノバクテリアにとって不可欠であり、内部共生的に植物に伝えられた可能性があります。 Proc Natl Acad Sci USA。 2008;105:17199–204。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hackenberg C、Kern R、Hüge J、Stal LJ、Tsuji Y、Kopka J 他ラン藻の乳酸オキシダーゼは、N2 固定の必須パートナーとして機能し、植物では光呼吸性グリコール酸オキシダーゼに進化しました。 植物細胞。 2011;23:2978–90。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

関 M、飯田 K、斉藤 M、中山 H、吉田 S. 化膿レンサ球菌における過酸化水素生成: 乳酸オキシダーゼの関与と乳酸の好気的利用との共役。 J バクテリオール。 2004;186:2046–51。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schada von Borzyskowski L、Severi F、Krüger K、Hermann L、Gilardet A、Sippel F、他。 海洋プロテオバクテリアは、β-ヒドロキシアスパラギン酸回路を介してグリコール酸を代謝します。 自然。 2019;575:500–4。

論文 CAS PubMed Google Scholar

バーティルソン S、バーグルンド O、プーリン MJ、チザム SW。 プロクロロコッカスによる溶解有機物の放出。 ヴィ・エ・ミリュー。 2005;55:225–31。

ペイバーSF、ケントAD。 グリコール酸を利用する細菌群集構成の時間的パターンは、腐植物質湖における植物プランクトンの個体数動態と相関する。 微生物エコル。 2010;60:406–18。

論文 PubMed Google Scholar

ラウ・WWY、ケイル・RG、アームブラスト・EV。 春の植物プランクトンの開花期における細菌群集のグリコール酸利用成分の継承とディール転写反応。 アプリケーションエンビロン微生物。 2007;73:2440–50。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Leboulanger C、Oriol L、Jupin H、Desolas-gros C. 熱帯大西洋東部におけるグリコール酸のディエル変動。 深海研究パート I: 海洋研究論文。 1997;44:2131–9。

記事 CAS Google Scholar

ラウ WWY、アームブラスト EV。 培養海洋細菌および環境海洋細菌間のグリコール酸オキシダーゼ遺伝子 glcD 多様性の検出。 環境微生物。 2006;8:1688–702。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ライトRT、シャーNM。 沿岸海水におけるグリコール酸の栄養的役割。 I. 海水および細菌培養における従属栄養代謝。 海洋生物学。 1975;33:175–83。

記事 CAS Google Scholar

ヌニェスMF、クォン・オー、ウィルソンTH、アギラールJ、バルドマL、リンECC。 大腸菌の LldP および GlcA 膜キャリアによる -乳酸塩、-乳酸塩、およびグリコール酸塩の輸送。 Biochem Biophys Res Commun。 2002;290:824–9。

論文 PubMed Google Scholar

ベッカー JW、ホーグル SL、ロゼンド K、チザム SW。 プロクロロコッカスと SAR11 の共培養と生物地理学。 ISME J. 2019;13:1506–19。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ビラー SJ、シューボッツ F、ロッゲンサック SE、トンプソン AW、サモンズ RE、チザム SW。 海洋生態系における細菌小胞。 科学。 2014;343:183–6。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Biller SJ、Lundeen RA、Hmelo LR、Becker KW、Arellano AA、Dooley K 他プロクロロコッカスの細胞外小胞: 分子組成と多様な微生物への吸着。 環境微生物。 2022;24:420–35。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Puckett S、Trujillo C、Wang Z、Eoh H、Ioerger TR、Krieger I 他グリオキシル酸解毒は、結核菌の炭素同化に必要なリンゴ酸シンターゼの必須の機能です。 Proc Natl Acad Sci USA。 2017;114:E2225–E2232。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

サヴィ S、ワーナー DF、カナ BD、マッキニー JD、ミズラヒ V、ドーズ SS。 結核菌におけるビタミン B12 依存性メチルマロニル経路の機能的特徴付け: 脂肪酸での増殖中のプロピオン酸代謝への影響。 J バクテリオール。 2008;190:3886–95。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

若いJN、モレルFMM。 珪藻のCO2スイッチ。 自然の気候変動。 2015;5:722–3。

記事 Google Scholar

Hennon GMM、Ashworth J、Groussman RD、Berthiaume C、Morales RL、Baliga NS、他。 珪藻は、cAMP シグナル伝達と協調した遺伝子発現を介して、高い CO2 に順応します。 自然の気候変動。 2015;5:761–5。

記事 CAS Google Scholar

カーフィーBC、グラスゴLD、ジンザーER。 プロクロロコッカス浸出液は、利用可能なライバル植物プランクトンとの従属栄養細菌の競争を刺激します。 窒素。 2022;13:14。

Google スカラー

Annunziata MG、Ciarmiello LF、Woodrow P、Dell'Aversana E、Carillo P. 非生物的ストレス下の植物におけるグリシンベタイン蓄積の空間的および時間的プロファイル。 フロントプラントサイエンス 2019;10:230。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Liu J、Wisniewski M、Droby S、Vero S、Tian S、Hershkovitz V. グリシンベタインは、酸化ストレス耐性と拮抗酵母 Cystofilovasidium infirmominiatum の生物防除効果を改善します。 Int J 食品微生物。 2011;146:76–83。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Battesti A、Majdalani N、Gottesman S. 大腸菌における RpoS 媒介の一般的ストレス反応。 Annu Rev 微生物。 2011;65:189–213。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gottesman S. 問題がやってくる: 細菌の一般的なストレス反応を制御するシグナル伝達経路。 Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ． 2019;294:11685–11700。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kabir MDS、相良 哲也、大島 哲也、川越 裕也、森 英治、常富 隆 他大腸菌における窒素飢餓下での細胞生存率および全体的な遺伝子発現に対するrpoS遺伝子の変異の影響。 微生物学。 2004;150:2543–53。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ブラークマン R、MJ、チザム SW に続きます。 代謝の進化と生態系の自己組織化。 Proc Natl Acad Sci USA。 2017;114:E3091–E3100。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

この研究は、JJM への NSF 助成金 OCE-1851085 および OCE-1540158、JJM へのシモンズ財団からの早期キャリア フェローシップ、および MW への NSF GRFP 賞によって支援されました。 培養維持を支援してくれたElizabeth Entwistle、Alexander Durrant、Irene Chiang、クライオEM作業に協力してくれたJames KizziahとTerje Dokland、そしてこれらのサンプルの準備と配列決定に協力してくれたSheann HaleyとSonya Dyhrmanに感謝します。

アラバマ大学バーミンガム校生物学部、1300 University Blvd CH464、Birmingham、AL、35294、USA

マルセロ・マリサーノ・バレット・フィーリョ、ジーイン・ルー、メリッサ・ウォーカー、J・ジェフリー・モリス

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

J・ジェフリー・モリスへの通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

Barreto Filho、MM、Lu、Z.、Walker、M. 他コミュニティの状況と pCO2 は、ピコシアノバクテリアとの共培養における「ヘルパー」細菌 Alteromonas のトランスクリプトームに影響を与えます。 イズムコミュ。 2、113 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s43705-022-00197-2

引用をダウンロード

受信日: 2022 年 9 月 27 日

改訂日: 2022 年 10 月 25 日

受理日: 2022 年 10 月 31 日

公開日: 2022 年 11 月 15 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s43705-022-00197-2

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供