国家海洋水产种质资源库在海洋硅藻砷代谢演变趋势与机制研究取得重要进展

2021年1月15日，国家海洋水产种质资源库叶乃好团队在Nature旗下期刊The ISME Journal在线发表了题为“Acclimation and adaptation to elevatedpCO₂increase arsenic resilience in marine diatoms”的研究论文，发现大气中CO₂升高引起的海水酸化显著降低了硅藻砷富集和食物网传递能力，解析了酸化条件下硅藻砷应答和解毒分子机制。

浮游植物是海洋初级生产力的重要贡献者，也是元素生物地球化学循环不可或缺的承载者。硅藻约占海洋初级生产力的40%，元素富集特征明显，其应对CO₂水平升高的代谢变化势必对海洋生态系统元素生物地球化学循环产生重要影响（eg. Zhanget al., Journal of Hazardous Materials, 2020）。

团队采用多学科交叉技术手段，从不同时空角度探究了三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）、假微型海链藻（Thalassiosira pseudonana）和牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）三种典型浮游硅藻对砷的耐受能力和代谢调控机制。结果显示，海水酸化条件下硅藻砷累积效率显著降低，在食物链中对砷的传递作用亦显著下降；酸化加快了细胞内砷的隔离和外排进程，从而增强了硅藻对砷的耐受性。研究成果为系统认知气候变化下海洋生物砷代谢机制奠定基础，也为评估未来海洋生态系统砷生物地球化学循环的演变趋势与生态效应提供理论依据。

国家海洋水产种质资源库徐东副研究员为论文第一作者，叶乃好研究员为通讯作者。德国汉堡大学Charlotte-Elisa Schaum教授，山东省海洋资源与环境研究院李斌和陈亚楠博士，鲁东大学佟善英博士，美国南加州大学Fei-Xue Fu和 David A. Hutchins教授，以及团队其他成员参与了该项工作。该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、万人计划和山东省泰山学者特聘专家等项目的资助。

论文链接：

1.https://www.nature.com/articles/s41396-020-00873-y

2.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030438942030738X

图1. 海洋砷元素生物地化循环示意图

图2. 海水酸化和砷胁迫对硅藻碳利用效率的影响

图3. 长期酸化条件下硅藻无机砷代谢调控机制