像许多陆地植物一样 海草与固氮细菌共生

海草广泛分布于温带和热带海域的浅海沿岸地区，面积达60万平方公里，大致相当于法国的面积。它们构成了整个生态系统的基础，是众多生物的家园，其中一些是濒临灭绝的物种，如海龟、海马和海牛，以及许多具有重要经济意义的鱼类物种的育苗场。此外，海草保护海岸线免受风暴潮的侵蚀，并每年吸收数百万吨二氧化碳，这些二氧化碳作为所谓的“蓝碳”长期储存在生态系统中。

尽管缺乏营养，但仍能过上茂盛的生活

许多海草的栖息地在一年中的大部分时间里都缺乏营养，例如氮。尽管氮以元素形式 (N2)在海中含量丰富，但海草不能以这种形式使用它。植物怎么还能茁壮成长?这要归功于他们现在发现的微观伙伴：生活在植物根部的细菌共生体将 N2气体转化为植物可以使用的形式。来自德国不来梅马克斯普朗克海洋微生物研究所、德国比尔海德拉海洋科学和瑞士水研究所 Eawag 的 Wiebke Mohr 和她的同事现在描述了海草和细菌之间这种密切关系是如何运作的。

和谐在根

“人们假设海草的所谓固定氮来自生活在海底根部周围的细菌，”莫尔解释说。“我们现在表明这种关系更加密切：细菌生活在海草根部。这是首次在海草中显示出如此密切的共生关系。以前只从陆生植物中得知，尤其是在农业上重要的物种，如豆类、小麦和甘蔗。”这些也有共生细菌，它们向它们提供碳水化合物和其他营养物质，以换取固定的氮。海草与其共生体之间也发生了非常相似的代谢产物交换。

生活在海草根部的细菌是一项新发现。Mohr 和她的团队将它们命名为Celerinatantimonas neptuna，以它们的宿主海王星草 (Posidonia)命名。先前已发现C. neptuna 的亲属与海藻有关。“当海草在大约 1 亿年前从陆地迁移到海洋时，它们可能从海藻中吸收了细菌，”莫尔推测。“他们实际上复制了在陆地上非常成功的系统，然后为了在营养贫乏的海水中生存，获得了一种海洋共生体。”目前的研究着眼于Posidonia属的海草在地中海。然而，这种共生也可能发生在其他地方。“遗传分析表明，热带海草和盐沼中也存在类似的共生关系，”莫尔说。“通过这种方式，这些开花植物设法在各种看似缺乏营养的栖息地中定居，无论是在水中还是在陆地上。”

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