1月20日，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所葉乃好團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊The ISME Journal在線發(fā)表了題為“Plastic responses lead to increased neurotoxin production in the diatom Pseudo-nitzschia under ocean warming and acidi?cation”的研究論文，發(fā)現(xiàn)全球變暖和海洋酸化顯著提高赤潮硅藻—多列擬菱形藻神經(jīng)毒素水平，解析了升溫和酸化下多列擬菱形藻軟骨藻酸代謝的分子調(diào)控機(jī)制。

人類活動(dòng)和氣候變化雙重壓力下，海洋浮游生物的地理分布和代謝過(guò)程發(fā)生顯著變化。氣候變化顯著增加海洋赤潮暴發(fā)的頻率和強(qiáng)度，加劇全球性海洋災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)性。多列擬菱形藻是一種典型的赤潮硅藻，能夠產(chǎn)生興奮性神經(jīng)毒素—軟骨藻酸，并在食物鏈中傳遞富集，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)及人類健康影響深遠(yuǎn)。然而，全球氣候變化下赤潮硅藻毒素代謝演變趨勢(shì)及其調(diào)控機(jī)制尚缺乏系統(tǒng)研究。

本研究以全球變暖和海洋酸化為背景，采用多學(xué)科交叉技術(shù)手段，通過(guò)短期應(yīng)激和長(zhǎng)期適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室模擬和海區(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)等不同時(shí)空試驗(yàn)的對(duì)比驗(yàn)證，深入解析了多列擬菱形藻對(duì)海洋升溫和酸化的生物學(xué)應(yīng)答與調(diào)控機(jī)制。結(jié)果顯示，海洋升溫和酸化顯著增加多列擬菱形藻軟骨藻酸代謝水平，在長(zhǎng)期適應(yīng)條件下，多列擬菱形藻對(duì)溫度和酸化具有較強(qiáng)的表型可塑性；升溫和酸化顯著提高軟骨藻酸代謝核心基因DabA、DabB、DabC、DabD和SLC6表達(dá)，從而增加了細(xì)胞內(nèi)外軟骨藻酸的濃度。研究為全面解析赤潮硅藻毒素代謝機(jī)制奠定基礎(chǔ)，為闡明氣候變化下赤潮毒素產(chǎn)生機(jī)理及響應(yīng)模式提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)為赤潮生物毒素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供理論與技術(shù)支持。

黃海水產(chǎn)研究所徐東副研究員為論文第一作者，黃海水產(chǎn)研究所葉乃好研究員、譚志軍研究員及美國(guó)南加州大學(xué)David A. Hutchins教授為文章的共同聯(lián)系作者。研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室山東省專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家藻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、山東省泰山學(xué)者特聘專家、青年專家等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://wwwnature.53yu.com/articles/s41396-023-01370-8

圖1. 多列擬菱形藻海洋原位氣候變化生態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖2. 海洋升溫和酸化對(duì)多列擬菱形藻生長(zhǎng)和軟骨藻酸代謝的影響

圖3. 長(zhǎng)期升溫和酸化下多列擬菱形藻軟骨藻酸代謝調(diào)控機(jī)制