国家海洋水产种质资源库在海洋赤潮硅藻毒素代谢演变趋势与机制研究取得重要进展

1月20日，国家海洋水产种质资源库叶乃好研究员团队在国际知名期刊The ISME Journal在线发表了题为“Plastic responses lead to increased neurotoxin production in the diatom Pseudo-nitzschia under ocean warming and acidification”的研究论文，发现全球变暖和海洋酸化显著提高赤潮硅藻—多列拟菱形藻神经毒素水平，解析了升温和酸化下多列拟菱形藻软骨藻酸代谢的分子调控机制。

人类活动和气候变化双重压力下，海洋浮游生物的地理分布和代谢过程发生显著变化。气候变化显著增加海洋赤潮暴发的频率和强度，加剧全球性海洋灾害的风险性。多列拟菱形藻是一种典型的赤潮硅藻，能够产生兴奋性神经毒素—软骨藻酸，并在食物链中传递富集，对海洋生态系统及人类健康影响深远。然而，全球气候变化下赤潮硅藻毒素代谢演变趋势及其调控机制尚缺乏系统研究。

本研究以全球变暖和海洋酸化为背景，采用多学科交叉技术手段，通过短期应激和长期适应性实验、实验室模拟和海区现场实验等不同时空试验的对比验证，深入解析了多列拟菱形藻对海洋升温和酸化的生物学应答与调控机制。结果显示，海洋升温和酸化显著增加多列拟菱形藻软骨藻酸代谢水平，在长期适应条件下，多列拟菱形藻对温度和酸化具有较强的表型可塑性；升温和酸化显著提高软骨藻酸代谢核心基因DabA、DabB、DabC、DabD和SLC6表达，从而增加了细胞内外软骨藻酸的浓度。研究为全面解析赤潮硅藻毒素代谢机制奠定基础，为阐明气候变化下赤潮毒素产生机理及响应模式提供基础数据，同时为赤潮生物毒素的生态风险评估提供理论与技术支持。

黄海水产研究所徐东副研究员为论文第一作者，黄海水产研究所叶乃好研究员、谭志军研究员及美国南加州大学David A. Hutchins教授为文章的共同联系作者。研究获得了国家重点研发计划、青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东省专项经费、国家自然科学基金、国家藻类产业技术体系、山东省泰山学者特聘专家、青年专家等项目的资助。

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

图1. 多列拟菱形藻海洋原位气候变化生态模拟实验设计

图2. 海洋升温和酸化对多列拟菱形藻生长和软骨藻酸代谢的影响

图3. 长期升温和酸化下多列拟菱形藻软骨藻酸代谢调控机制