1月15日，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所葉乃好團隊在Nature旗下期刊The ISME Journal在線發(fā)表了題為“Acclimation and adaptation to elevatedpCO₂increase arsenic resilience in marine diatoms”的研究論文，發(fā)現(xiàn)大氣中CO₂升高引起的海水酸化顯著降低了硅藻砷富集和食物網(wǎng)傳遞能力，解析了酸化條件下硅藻砷應(yīng)答和解毒分子機制。

浮游植物是海洋初級生產(chǎn)力的重要貢獻者，也是元素生物地球化學(xué)循環(huán)不可或缺的承載者。硅藻約占海洋初級生產(chǎn)力的40%，元素富集特征明顯，其應(yīng)對CO₂水平升高的代謝變化勢必對海洋生態(tài)系統(tǒng)元素生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要影響（eg. Zhanget al., Journal of Hazardous Materials, 2020）。

團隊采用多學(xué)科交叉技術(shù)手段，從不同時空角度探究了三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）、假微型海鏈藻（Thalassiosira pseudonana）和牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）三種典型浮游硅藻對砷的耐受能力和代謝調(diào)控機制。結(jié)果顯示，海水酸化條件下硅藻砷累積效率顯著降低，在食物鏈中對砷的傳遞作用亦顯著下降；酸化加快了細胞內(nèi)砷的隔離和外排進程，從而增強了硅藻對砷的耐受性。研究成果為系統(tǒng)認知氣候變化下海洋生物砷代謝機制奠定基礎(chǔ)，也為評估未來海洋生態(tài)系統(tǒng)砷生物地球化學(xué)循環(huán)的演變趨勢與生態(tài)效應(yīng)提供理論依據(jù)。

黃海水產(chǎn)研究所徐東副研究員為論文第一作者，葉乃好研究員為通訊作者。德國漢堡大學(xué)Charlotte-Elisa Schaum教授，山東省海洋資源與環(huán)境研究院李斌和陳亞楠博士，魯東大學(xué)佟善英博士，美國南加州大學(xué)Fei-Xue Fu和 David A. Hutchins教授，以及團隊其他成員參與了該項工作。該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室、萬人計劃和山東省泰山學(xué)者特聘專家等項目的資助。

論文鏈接：

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

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

圖1. 海洋砷元素生物地化循環(huán)示意圖

圖2. 海水酸化和砷脅迫對硅藻碳利用效率的影響

圖3. 長期酸化條件下硅藻無機砷代謝調(diào)控機制