A method to disentangle and quantify host anabolic turnover in photosymbiotic holobionts with subcellular resolution

A wide range of organisms host photosynthesizing symbionts. In these animals the metabolic exchange between host and symbionts has prevented in situ host anabolic turnover to be studied without the confounding effect of translocated photosynthates. Using the symbiotic coral Stylophora pistillata as a model organism and [1-13C]-pyruvate and [2,3-13C]-pyruvate in different incubation conditions (light, light + DCMU, and darkness), we employed NanoSIMS isotopic imaging to quantify host anabolism, with and without translocated metabolites from their photosynthesizing dinoflagellate symbionts. Under our experimental conditions, host de novo lipid synthesis accounted for ~40% of the total holobiont lipid reserve, and dinoflagellate recycling of metabolic 13CO2 enhanced host tissue 13C-enrichment by 13–22% in the epidermis, 40–58% in the gastrodermis, and 135–169% in host lipid bodies. Furthermore, we show that host anabolic turnover in different tissue structures differs, in a manner consistent with the localisation, function and cellular composition of these structures.

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Concepts associés (2)

Symbiose

thumb|upright=1.5|Association symbiotique d’une bactérie et de l’aulne dans un nodule fixé sur une racine. La symbiose (du grec , « avec, ensemble » et du nom , « vie ») est une association intime, durable entre deux organismes hétérospécifiques. Elle peut être obligatoire (stricte) ou facultative. Les organismes impliqués sont qualifiés de symbiotes ou de symbiontes (anglicisme) ; le plus gros peut être nommé hôte. La durabilité de l'association est relative et recouvre une part significative de la durée de vie d'au moins un des deux organismes.

Métabolisme

Le métabolisme est l'ensemble des réactions chimiques qui se déroulent à l'intérieur de chaque cellule d'un être vivant et lui permettent notamment de se maintenir en vie, de se reproduire (se diviser), de se développer et de répondre aux stimuli de son environnement (échanges par exemple). Certaines de ces réactions chimiques se déroulent en dehors des cellules de l'organisme, comme la digestion ou le transport de substances entre cellules. Cependant, la plupart de ces réactions ont lieu dans les cellules elles-mêmes et constituent le métabolisme intermédiaire.