绿色藻类共生体在黑暗中尽管存在明显的生理代价，仍能被稳定保留并获得供给

光共生，即异养生物与光自养生物之间的联合关系，在当今生态系统中广泛存在且不可或缺。藻类和陆生植物的叶绿体位于地球大部分初级生产的核心，其起源可追溯至古老的光共生。光共生通常结合了异养与自养两种营养方式，因此必须在这两种代价高昂的细胞过程之间高效分配资源。目前，我们仍缺乏关于光共生如何响应环境变化并分配其宝贵细胞资源的清晰认识。在本研究中，我们结合生长测定、自动化荧光显微镜、透射电子显微镜以及基于质谱的蛋白质组学，探究了草履虫—绿藻光共生体系 Paramecium bursaria 的生理特征及其细胞资源分配。 在营养丰富、类似于 P. bursaria 自然栖息地的环境中，其所达到的最大生长速率无论光照强度如何都会趋于饱和。因此，在营养充足条件下，绿藻并未带来益处，该光共生体系主要以异养方式发挥功能。尽管绿藻表现出明确的光生理适应，但在不同光照环境下，它们所占据的体积分数却显著相似且保持恒定。尽管光共生体存在明显的生理成本，这一点依然成立；在黑暗条件下，不含共生体的宿主始终表现出更高的生长速率。宿主并不会在绿藻无益的环境中降低“共生体负载”。此外，在黑暗中，绿藻完全依赖宿主，并占据更大的蛋白质组质量分数，且这一分数会随着猎物丰度增加而上升。差异蛋白表达分析表明，在黑暗条件下，乙酸盐和氨基酸是绿藻优先利用的碳源和氮源。光共生体在黑暗中的稳定持续存在以及更高的资源摄取，反驳了宿主拥有完全控制权并自私剥削其共生体的观点。

光共生，即异养生物与光自养生物之间的联合关系，在当今生态系统中广泛存在且不可或缺。藻类和陆生植物的叶绿体位于地球大部分初级生产的核心，其起源可追溯至古老的光共生关系。光共生通常将异养与自养结合在一起，因此必须在这两种代价高昂的细胞过程之间高效分配资源。目前，我们仍缺乏关于光共生体系如何响应环境变化并分配其宝贵细胞资源的清晰图景。在本研究中，我们结合生长测定、自动化荧光显微镜、透射电子显微镜以及基于质谱的蛋白质组学，探索草履虫—绿藻光共生体系 Paramecium bursaria 的生理特征及其细胞资源分配。

在营养丰富、与 P. bursaria 自然栖息地相似的环境中，无论光照强度如何，其所达到的最大生长速率都会趋于饱和。因此，在营养充足条件下，绿藻并不提供益处，该光共生体系主要以异养方式发挥功能。尽管绿藻表现出明确的光生理适应，但在显著不同的光环境中，它们所占据的体积分数却表现出惊人的相似性和稳定性。即使光共生体存在明显的生理成本，这一点仍然成立；无共生体宿主在黑暗中始终表现出更高的生长速率。在绿藻无益的环境中，宿主并不会降低“共生体负载”。此外，在黑暗中，绿藻完全依赖宿主，并且占据更大的蛋白质组质量分数，且这一比例会随着猎物丰度的增加而升高。差异蛋白表达分析表明，在黑暗中，乙酸盐和氨基酸是绿藻优先利用的碳源和氮源。光共生体在黑暗中的稳定持续存在及其更高的资源摄取，反驳了“宿主对共生体拥有完全控制并对其进行自私剥削”的观点。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.17.745325v1?rss=1

🏷️ 光共生 草履虫-绿藻体系 资源分配 蛋白质组学 黑暗适应