抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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Prochlorococcusは,窒素(N)が植物プランクトンの成長をしばしば制限する貧栄養性開放海洋における豊富な光合成細菌である。Prochlorococcusは,高光(HL)適応および低光(LL)適応細胞の多重系統発生クレードに進化した。これらのクレード内で,細胞は個体群メンバー間で異なるN同化形質をコードする。これらの形質の中で,硝酸塩(NO_3 ̄-)同化は,一般的に,高光適応細胞(HLI,HLII,およびHLVIクレード)の少数のクレードと,低光適応細胞(LLIクレード)の単一クレードに限定される。ほとんどの場合,LLIクレードに属する細胞は,NO_3 ̄-とNO_2 ̄-の両方を同化できるこのクレードのサブセットで,亜硝酸塩(NO_2 ̄-)を同化する能力を持つ。LLIクレードに属する細胞は,ニトラクリンの最上部と一次NO_2最大層近くで最大に豊富である。いくつかの生態系において,NO_2 ̄-濃度におけるこのピークは,植物プランクトンによる不完全同化NO_3 ̄-還元の結果である可能性がある。この現象はNO_3 ̄-同化経路の下流半分のボトルネックと植物プランクトン細胞によるNO_2 ̄-の同時蓄積と放出を特徴とする。LLI Prochlorococcusと一次NO_2最大層の間の関連を考えると,いくつかのProchlorococcusが不完全な同化NO_3 ̄-還元を示すと仮定した。これを評価するために,3つのProchlorococcus株(MIT0915,MIT0917およびSB)および2つのSynechococcus株(WH8102およびWH7803)に対する回分培養におけるNO_2 ̄-蓄積を,唯一のN源としてNO_3 ̄-上で増殖させた。MIT0917とSBのみがNO_3 ̄-上で外部NO_2 ̄-成長を蓄積した。MIT0917により細胞内に輸送されたNO_3 ̄-の約20~30%がNO_2 ̄-として放出され,そのバランスはバイオマスに同化した。さらに,唯一のN源としてのNO_3 ̄-を用いた共培養は,NO_3 ̄-ではなくNO_2 ̄-を同化できるMIT0917およびProchlorococcus株に対して確立できた。これらの共培養において,MIT0917によって放出されたNO_2 ̄-は,平衡指数増殖の間,そのパートナー株によって効率的に消費された。著者らの知見は,Nサイクル中間体,NO_2 ̄-の生産と消費によって媒介されるProchlorococcus個体群内の緊急代謝パートナーシップの可能性を強調する。SIGNIFICANCCEarthsの生物地球化学的循環は,微生物とそれらの相互作用によって実質的に駆動される。Nがしばしば海洋光合成を制限することを考えると,亜熱帯開放海洋における数値的に優勢な光合成細胞であるProchlorococcusの個体群内のN交差供給の可能性を調べた。NO_3 ̄-の増殖時に,いくつかのProchlorococcus細胞は細胞外NO_2 ̄-としてN取込の30%まで放出した。野生において,Prochlorococcus個体群はNO_3 ̄-を使用できないものを含む複数の機能的タイプから成り,まだNO_2 ̄-を同化できる。相補的NO_2 ̄-産生と消費表現型を有するProchlorococcus株がNO_3 ̄-上で一緒に増殖するとき,代謝依存性が生じることを示す。これらの知見から,N循環中間体の交差供給により媒介される海洋栄養勾配をおそらく調節する,緊急代謝パートナーシップの可能性を実証した。【JST・京大機械翻訳】
