フィコスフィア

フィコスフェアは、植物プランクトン細胞を取り囲む有機物が豊富な微小な粘液領域です。この領域は、植物プランクトン細胞からの細胞外廃棄物のために栄養分が豊富であり、細菌がこの栄養素を食べるためにこの領域に生息していると考えられています。この栄養分の高い環境は、細菌や原生生物などの微生物のためのマイクロバイオームと多様な食物網を作り出します。^{[1]また、フィコスフェア内の細菌群集は種特異的であり、さまざまな}環境要因に応じて変化する可能性があることも示唆されています。^[2]

比較すると、植物プランクトンの藻圏は、栄養素のリサイクルに重要な根圏である植物の根圏に類似していると考えられています。植物の根と植物プランクトンはどちらも化学物質を分泌し、それが pH 値や酸素レベルの変化など、周囲の環境を劇的に変化させます。コミュニティの構築に関しては、両方の環境で化学走性を利用して微生物の補充を促進します。根圏では、化学走性は宿主である植物によって土壌の運動性を調節し、微生物の定着を可能にします。藻圏では、植物プランクトンが特定の化学分泌物を放出すると、化学走性シグナル伝達を示す細菌共生菌の反応が引き起こされ、それによって微生物の補充とそれに続く定着が可能になります。界面には、宿主と共生菌の相互作用に関与する類似の微生物、化学物質、代謝産物もいくつかあります。これには、緑藻の藻圏において、他の豊富なコミュニティメンバーと比較して最も多く存在する微生物であることが判明した根粒菌などの微生物が含まれます。ジメチルスルホニオプロピオネート (DMSP) や 2,3-ジヒドロキシプロパン-1-スルホネート (DHPS) などの化学物質や、糖やアミノ酸などの代謝物は、両方の微生物叢の作用メカニズムに関係しています。

植物プランクトンと細菌の相互作用

植物プランクトンと細菌の間のミクロ規模の相互作用は複雑です。植物プランクトンと細菌の相互作用は、寄生、競争、または共生関係になる可能性があります。

植物プランクトンと藻圏の細菌との相互作用は、海洋の低栄養地域では潜在的に重要であり、相利共生の一例である可能性があります。栄養分の少ない海洋生態系（つまり海洋の貧栄養地域）では、栄養素のリサイクルのために藻圏に再石灰化細菌がいることは、植物プランクトンにとって潜在的に有益である可能性があります。細菌の活動は低いかもしれませんが、分類上の多様性と栄養の多様性は高いことが示唆されています。^{[3]これは、植物プランクトン種がこれらの}貧栄養地域でリサイクルされた栄養素のために多様な細菌相互作用に依存し、細菌が食物源として藻圏の周囲の有機物に依存していることを示唆している可能性があります。

しかし、藻圏における細菌と植物プランクトンの相互作用は寄生的である可能性がある。海洋の栄養分の少ない貧栄養地域では、栄養ストレスを受けた植物プランクトンは、この保護粘液層やそれに関連する抗生物質を生成できない可能性がある。同様に食物ストレスを受けた細菌は、植物プランクトンを殺し、それを食物基質として利用する可能性がある。^[4]

また、細菌は好気呼吸によって有機物を代謝しますが、これにより水中の酸素が枯渇し、水柱のpH が低下する可能性があります。十分な量の有機物が生成されると、細菌は水を酸性化させ、植物プランクトンに害を及ぼす可能性があります。(富栄養化も参照)。

フィコスフィアに関連する細菌の例

実際には、藻圏の細菌の多様性は非常に多様であり、水中の乱流（細菌が粘液や植物プランクトン細胞に付着できるようにするため）や栄養素の濃度などの環境要因に依存しています。また、この地域に関連する細菌は高度に特殊化する傾向があります。それでも、ここでは、藻圏に関連する細菌属の例をいくつか示します。

シュードモナス
アクロモバクター
ロゼオバクター
フラボバクテリア科
アルテロモナス科
アトロスピラ・プランテンシス
テリモナス・ルブラ
C.vulgaris
セディミニバクテリウム
クリセオバクテリウム

参照

参考文献

^ シギー、デイビッド（2005年）。淡水微生物学：水生環境における微生物の多様性と動的相互作用。ウェストサセックス、イングランド：ジョンワイリーアンドサンズ。ISBN 978-0-471-48529-2。
^ Sapp, Melanie; Schwaderer, Anne S.; Wiltshire, Karen H.; Hoppe, Hans-Georg; Gerdts, Gunnar; Wichels, Antje (2007 年 1 月 31 日)。「微細藻類のフィコスフィアにおける種特異的な細菌群集?」微生物生態学。53 ( 4): 683–699。doi : 10.1007 /s00248-006-9162-5。PMID 17264999。S2CID 21278078 。
^ Cole, Jonathan J. (1982). 「水生生態系における細菌と藻類の相互作用」。Annual Review of Ecology and Systematics 13 : 291–314. doi : 10.1146/annurev.es.13.110182.001451.
^ Azam, Farooq; Malfatti, Francesca (2007年10月). 「海洋生態系の微生物構造」. Nature . 5 (10): 782–791. doi :10.1038/nrmicro1747. PMID 17853906. S2CID 10055219.

5. Seymour, Justin R., et al. 「植物圏にズームイン：植物プランクトンと細菌の関係の生態学的インターフェース」 Nature Microbiology, vol. 2, no. 7, 2017, pp. 1–13., doi:10.1038/nmicrobiol.2017.65.

6. Kim, B.-H., Ramanan, R., Cho, D.-H., Oh, H.-M., & Kim, H.-S. (2014). 植物成長促進細菌であるリゾビウムの、相利共生的相互作用による藻類バイオマスの増強における役割。バイオマスとバイオエネルギー、69、95–105。doi: 10.1016/j.biombioe.2014.07.015

7. Geng, H., & Belas, R. (2010). Roseobacter–植物プランクトン共生の分子メカニズム。Current Opinion in Biotechnology、21(3)、332–338。doi: 10.1016/j.copbio.2010.03.013 8. Ramanan, R., Kang, Z., Kim, B.-H., Cho, D.-H., Jin, L., Oh, H.-M., & Kim, H.-S. (2015). 緑藻類の藻場細菌多様性は、生息地間で明らかな類似性を示す。Algal Research、8、140–144。doi: 10.1016/j.algal.2015.02.003

9. Scharf, BE, Hynes, MF, & Alexandre, GM (2016). 有益な植物と細菌の共生モデルにおける走化性シグナル伝達システム。植物分子生物学、90(6), 549–559. doi: 10.1007/s11103-016-0432-4

[1] シギー、デイビッド（2005年）。淡水微生物学：水生環境における微生物の多様性と動的相互作用。ウェストサセックス、イングランド：ジョンワイリーアンドサンズ。ISBN 978-0-471-48529-2。

[2] Sapp, Melanie; Schwaderer, Anne S.; Wiltshire, Karen H.; Hoppe, Hans-Georg; Gerdts, Gunnar; Wichels, Antje (2007 年 1 月 31 日)。「微細藻類のフィコスフィアにおける種特異的な細菌群集?」微生物生態学。53 ( 4): 683–699。doi : 10.1007 /s00248-006-9162-5。PMID 17264999。S2CID 21278078 。

[3] Cole, Jonathan J. (1982). 「水生生態系における細菌と藻類の相互作用」。Annual Review of Ecology and Systematics 13 : 291–314. doi : 10.1146/annurev.es.13.110182.001451.

[4] Azam, Farooq; Malfatti, Francesca (2007年10月). 「海洋生態系の微生物構造」. Nature . 5 (10): 782–791. doi :10.1038/nrmicro1747. PMID 17853906. S2CID 10055219.