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姜海波教授、孙旭梅副教授在Nature出版集团旗下的微生态领域知名期刊《The ISME Communications》上发表题为“Interactions between the nitrogen-fixing cyanobacterium Trichodesmium and siderophore-producing cyanobacterium Synechococcus under iron limitation”的研究论文（图1），揭示了海洋主要固碳蓝藻（Synechococcus）和主要固氮蓝藻（Trichodesmium）及其微生物群落在竞争性获取铁元素中的互作机制。
图1：研究成果在ISME Communications上发表（原文链接10.1093/ismeco/ycae072）
固氮蓝藻——束毛藻（Trichodesmium）是寡营养海域中“新”氮源的主要贡献者，驱动着海洋初级生产力的新生和元素循环。然而，海洋中生物可利用铁的不足限制了束毛藻的生长和代谢。在缺铁海洋中，束毛藻可以通过调节基因表达、改变自身形态以及依靠与群落内共生微生物的相互作用适应环境。近来的研究表明，无法合成铁载体的束毛藻可能具备铁载体转运系统，而海洋存在一类铁载体分泌型聚球藻（Synechococcus），其分布海域与束毛藻存在重叠，但束毛藻能否利用聚球藻分泌的铁载体以适应缺铁环境尚不清楚。
姜海波研究团队通过蓝藻分子遗传操作、藻类生理生态学研究策略、结合多组学分析手段揭示了铁限制效应下束毛藻与聚球藻及其附生微生物群之间的相互作用。研究发现，聚球藻分泌的铁载体抑制了束毛藻的生长，并导致束毛藻的铁缺表型进一步加重，但导致了束毛藻群落内一类异养细菌——海杆菌的丰度增加，其铁吸收相关基因的表达量显著上调。海杆菌丰度的增加消耗了培养体系内的生物可利用铁，并进一步与束毛藻产生竞争，使束毛藻处于竞争劣势。此外，聚球藻铁载体处理后共生微生物产生的其他类型的铁载体和次生产物使得束毛藻群落内部的相互作用更加复杂化（图2）。多组学分析数据表明，束毛藻铁吸收和储存、光合作用以及其他多项代谢相关的基因表达量下调。该研究揭示了固氮蓝藻和铁载体产生型蓝藻对铁竞争性利用及潜在机制，为理解营养盐限制对海洋初级生产力的影响提供科学依据。
图2 缺铁条件下束毛藻群落内微生物的相互作用。NH3/AA: 氨氮/氨基酸；Org-C: 有机碳
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为该研究的第一完成单位，孙旭梅副教授和已毕业硕士研究生肖燕为论文的共同第一作者，姜海波教授与黄海龙助理研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（32170108、42306113、42188102）、宁波市科技创新2025重大项目（2022Z189）、以及南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）自主科研项目（SML2021SP204）等的经费资助。
论文链接：10.1093/ismeco/ycae072。
