对于最初在不添加DMSP的培养中不产生AHL信号的菌株，测试了DMSP诱导AHL产生的可能性。本研究中从5种不同珊瑚样本（鹿角珊瑚属、星珊瑚属、扁脑珊瑚属、疣状杯形珊瑚和扁脑珊瑚）中分离的10株细菌，以及从一株白化珊瑚中分离的菌株（希洛氏弧菌DSM 13774），在AI-2报告菌株检测中显示出生物发光诱导（表1）。其中8株生物活性分离菌隶属于γ-变形菌的科贝氏菌属（Cobetia）、盐单胞菌属（Halomonas）、盐球菌属（Salinicola）和弧菌属，2株隶属于罗氏菌属（Rothia）的放线菌（表1；图2）。
图2：来自珊瑚黏液中产N-酰基高丝氨酸内酯及自诱导素-2细菌的近乎完整16S rRNA基因序列的邻接树。节点处显示 bootstrap 置信值[50%]。系统发育分析采用约1400 bp的序列片段。比例尺表示每个核苷酸位点的替换率为0.02。
这是首次报道罗氏菌属（微球菌科）产生AI-2；放线菌纲中先前关于AI-2产生的报道仅限于双歧杆菌属（双歧杆菌科）和丙酸杆菌属（丙酸杆菌科）。这也是首次报道盐单胞菌科成员——科贝氏菌属、盐单胞菌属和盐球菌属产生AI-2。虽然后几个属先前已被报道产生AHL信号分子，但本研究未能证实这一点。密切相关的菌株显示出不同水平的AI-2诱导发光（图3），例如科贝氏菌属的SCSIO 16432和SCSIO 16422，以及与盐球菌属密切相关的SCSIO 13134和SCSIO 13056，其AI-2活性水平相差近5至10倍（图3）。同样，DSM 13774菌株的AI-2活性高于其他三株弧菌菌株（图3）。密切相关分离菌之间AI-2活性水平的差异在海绵弧菌属中也有报道。
图3 珊瑚黏液相关细菌无细胞培养上清液诱导哈维氏弧菌JMH597生物发光。AI-2活性以倍数诱导表示，通过将样品的发光度除以相应参照无菌培养基的发光度获得。BB152：阳性对照；MB_1：无菌海洋肉汤培养基；MB_2：添加5 μM DMSP的无菌海洋肉汤培养基；MB_3：添加50 μM DMSP的无菌海洋肉汤培养基；bar = 标准差
产生AHL和AI-2两种信号的菌株之一是希洛氏弧菌（DSM 13774），它是一种已知的致病病原体；另一株SCSIO 13100与溶藻弧菌密切相关，溶藻弧菌被报道为多种海洋动物的机会性病原体。如前所述，希洛氏弧菌先前已被发现产生AHL和AI-2信号。此外，溶藻弧菌的标准菌株和鱼类临床分离株先前已被报道产生AI-2信号，且LuxS群体感应系统调节溶藻弧菌中毒力因子的表达。许多细菌，如铜绿假单胞菌、哈维氏弧菌和霍乱弧菌，拥有不止一种群体感应途径，群体感应网络能够在各种条件下实现稳健的细胞间通讯，这可能与毒力基因表达或生物膜形成有关。因此，多种群体感应信号是否促进这些机会性病原体感染珊瑚宿主，值得进一步研究。
在本研究中，我们发现DMSP既未诱导那些最初不产生AHL或AI-2信号的菌株产生AHL活性，也未诱导其产生AI-2活性。然而，当在5 μM DMSP存在下培养时，珊瑚黏液的SCSIO 13017和希洛氏弧菌DSM 13774的AI-2活性可以显著增强（P<0.05；图3），尽管这是浓度特异性的，50 μM DMSP诱导的结果与对照无差异。生长曲线表明，MB培养基中添加的DMSP不影响它们的生长。这些结果进一步支持了环境因素（包括宿主释放的线索）可以调节自诱导物的产生和感知的观点。据我们所知，这是首次报道DMSP对AI-2产生的影响。
Tait等人报道，珊瑚白化致病病原体希洛氏弧菌LMG 19703的AHL产生随温度升高而降低。在此，我们观察到在适度浓度DMSP存在下，希洛氏弧菌的AI-2活性更高，但当DMSP浓度增加到50 μM时，这种AI-2产生降低。这类似于溶珊瑚弧菌对富含DMSP的珊瑚黏液的化学动力响应：在适度浓度下其游泳速度增加，但在较高浓度下反应减慢。考虑到珊瑚宿主分泌的黏液中DMSP浓度在不同环境条件下可能变化，DMSP介导的细菌响应也可能随环境变化而转变，从而影响宿主健康。
在胁迫下，珊瑚黏液微生物群从有益微生物主导状态转变为病原体主导状态，引发白化或珊瑚病害。此外，黏液的物理性质和表面微生物群落中生物相互作用的性质促进了这种转变。微生物彼此以及与宿主之间有效相互作用的机制之一是群体感应信号。我们的发现表明，多样化的珊瑚黏液相关细菌产生种内AHL和种间AI-2信号，且DMSP影响AI-2信号的产生。有可能在海水温度升高等环境变化条件下，群体感应信号的产生可能响应珊瑚黏液中DMSP浓度的变化，并随后调节其中的细菌通讯和相互作用。这样，它可能最终有助于表面微生物群落的构建和维持。
致谢
我们感谢匿名审稿人的有益评论，这些评论改进了我们的稿件。我们感谢DSMZ提供DSM 13774菌株，朱军教授提供根癌农杆菌KYC55（pJZ372；pJZ384；pJZ410）和R10（pCF218）菌株。我们还要感谢Bonnie L. Bassler教授和张晓华教授提供哈维氏弧菌JMH597和哈维氏弧菌BB152菌株。本研究得到国家自然科学基金（No. 41676155）资助。李洁由中国科学院青年创新促进会（No. 2017396）资助。
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