西伯达科管虫是热液、冷泉等深海化能生态系统中的典型物种。在其体内的特殊共生组织--营养体内，管虫与伽马变形硫氧化菌建立细胞内共生关系：宿主管虫将硫化氢、氧气和二氧化碳等气体运输到营养体内供给共生菌，而共生菌则利用还原性气体的化学能固定生物质滋养宿主。这种简单的共生关系适应力强且十分高效，但宿主-共生菌之间的互作及调控机制仍有待阐明。利用自主研发的技术流程，我们对冷泉管虫Paraescarpia echinospica进行了深海原位固定，并随后通过单细胞测序scRNA-seq及基因表达分析等技术解析了管虫营养体细胞图谱及共生菌关键代谢基因表达规律。我们的研究结果表明，管虫通过控制化能合成气体和代谢产物，在营养体中维持了有氧和无氧两个“微环境”。在氧化微环境中，共生菌利用化能合成气体固定二氧化碳合成生物质，并被宿主消化以获取营养；而无氧微环境中的共生菌进行厌氧反硝化，帮助宿主排除氨废物。通过维持两个显著不同的微环境，管虫宿主与共生菌实现了高效的化能合成，以适应深海极端化能生态系统。我们的研究为动物与共生微生物之间的互作机制及环境适应机制提供了新的见解。
 

冷泉,管虫,化能共生,单细胞组学,共生互作