单细胞基因组学和荧光显微镜研究表明一种海洋中心太阳虫具有永久性质体

光合细胞器（质体）起源于古色素体生物祖先与蓝细菌之间的一次初级内共生，这一事件塑造了地球富氧大气，并通过多次次级及更高阶内共生扩散至真核生命之树的各个分支。然而，驱动内共生体向细胞器转变的机制仍知之甚少，这凸显了开发新型研究系统的必要性，以阐明内共生体整合的各个阶段，并检验质体演化模型的普适性。在此，我们采用单细胞基因组学和催化报告沉积荧光原位杂交（CARD-FISH），研究了分布于不同地理区域、鲜为人知的海洋中心球形生物Meringosphaera中网柱藻类群（dictyochophyte）质体。我们的分析检测到同时包含质体和不含质体细胞的新型微多样性。通过系统发育基因组学，我们表明在一个大型含质体支系（命名为MER-2）中，宿主与质体的数据完全一致，这强烈表明二者发生了协同演化。进一步利用同时靶向宿主和质体的双重CARD-FISH开展广泛环境筛查后，我们进一步证实MER-2细胞几乎总是携带质体，这支持了质体永久整合及垂直传递的假说。此外，我们发现MER-2宿主以及其他Meringosphaera谱系均编码多个与质体相关的基因，这些基因具有多样的系统发育来源，且其产物中有许多被预测会靶向质体。总体而言，我们的发现构成了对中心球形生物中藻类存在的首次报道；中心球形生物是一个规模庞大的真核生物类群，其成员原本均被认为是异养捕食者。新质体的发现极为罕见，这一结果凸显了探索未培养藻类的重要性，以便为质体的起源与演化提供新的见解。

光合细胞器（质体）起源于古植物界祖先与蓝细菌之间的一次初级内共生事件，它们塑造了地球富氧的大气环境，并通过多次次级及更高阶内共生扩散至真核生物生命之树的各个分支。然而，驱动内共生体向细胞器转变的机制仍知之甚少，这凸显了对新型研究体系的需求，以阐明内共生体整合的各个阶段，并检验质体演化模型的普适性。在本研究中，我们采用单细胞基因组学和催化报告物沉积荧光原位杂交（CARD-FISH），对不同地理区域中知之甚少的海洋中轴太阳虫 Meringosphaera 的网膜藻纲质体进行了研究。我们的分析检测到同时包含质体和不含质体细胞的新型微多样性。通过系统基因组学分析，我们表明，在一个较大的含质体支系（命名为 MER-2）中，宿主与质体的数据完全一致，强烈表明二者发生了协同演化。进一步利用同时靶向宿主和质体的双重 CARD-FISH 进行广泛环境筛查，进一步证实 MER-2 细胞几乎总是携带质体，从而支持质体永久整合和垂直传递的假说。此外，我们发现 MER-2 宿主及其他 Meringosphaera 谱系均编码了多个与质体相关的基因，这些基因具有多样的系统发育起源，且其中许多基因产物被预测会被靶向运输至质体。总体而言，我们的研究结果首次报道了中轴太阳虫中存在藻类；中轴太阳虫是一个庞大的真核生物类群，其中其他成员通常为异养性捕食者。新质体的发现极为罕见，也凸显了探索未培养藻类的重要性，这将为理解质体的起源与演化提供新的见解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.22.732937v1?rss=1

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