近日，我院陈海敏研究员团队在植物科学领域权威期刊《New Phytologist》（IF5 = 10.3，中科院一区Top期刊）发表题为“Dynamic microbiome turnover and glycerol-3-phosphate-linked metabolic adjustments underlie resilience to desiccation in intertidal algae”的研究论文。该研究揭示了潮间带红藻坛紫菜通过分泌关键代谢物招募有益共生细菌、在“全功能体”层面协同抵御脱水胁迫的新机制。

图1 坛紫菜脱水-复水过程中微生物群落的动态变化

紫菜是我国重要的经济藻类，广泛分布于海陆交汇的潮间带。这里的藻类每天随潮汐涨落经历剧烈的脱水与复水循环，紫菜叶状体甚至可在丧失高达95%水分后仍能存活。过去的研究主要关注紫菜自身如何抵抗干旱，而与其共生的微生物是否助一臂之力，一直不清楚。

本研究以坛紫菜为模型，结合微生物组学、宏基因组学、代谢组学和转录组学等多组学手段，系统追踪了藻体在自然脱水-复水过程中表面微生物群落的动态变化。研究发现，快速脱水犹如一道天然滤网，迅速淘汰不耐旱的微生物类群，同时富集耐胁迫的有益菌群，使群落向更抗逆的方向重塑。尽管物种组成剧烈变动，群落的核心功能却保持相对稳定，体现出"功能冗余"带来的生态保险效应。

那么，紫菜如何招募和供养这些有益微生物？研究揭示了一种精巧的跨界合作机制：坛紫菜在脱水胁迫下显著上调甘油-3-磷酸（G3P）的合成与分泌，为表面共生细菌提供了选择性营养物质，定向招募具有G3P利用能力的关键菌株。研究团队从藻体表面成功分离获得Sulfitobacter sp.和Alteromonas sp.两株关键菌，实验证实外源G3P能显著促进这两株菌的生长，而预接种活菌可显著减缓藻体脱水时光合效率的下降并加速复水后的恢复。更关键的是，用抗生素去除微生物后藻体恢复能力明显受损，而重新接种两株菌或其合成群落（SynCom）可大幅恢复宿主耐干能力，且双菌组合的保护效果优于任一单菌，表明两者功能互补、缺一不可。

多组学分析进一步解析了两株菌互补保护的分子机制：Sulfitobacter sp.利用宿主G3P驱动胞外多糖合成与抗氧化防御，并产生植物激素促进宿主胁迫恢复；Alteromonas sp.则侧重代谢缓冲，通过维持膜稳定性和主动趋化定位于宿主表面。由此，该研究提出了潮间带红藻“全功能体”抗脱水模型：宿主通过分泌G3P滋养关键共生伙伴，共生菌利用G3P驱动互补性保护功能，藻类与微生物跨界协作，共同支撑紫菜在极端水分波动环境中的生存与恢复。该成果不仅将坛紫菜确立为微生物组介导胁迫耐受研究的新模式系统，也为紫菜养殖中的抗逆管理和益生菌开发提供了重要理论依据。

图2潮间带红藻全功能体层面的脱水耐受策略模型

宁波大学海洋学院是本论文的第一完成单位，硕士生王钰洁为论文第一作者，陈海敏研究员为通讯作者。本研究受到国家自然科学基金（32373099）、国家农业产业体系（CARS-50）、宁波甬江人才计划等项目资助。