2024年4月22日，潘科研究員課題組在海洋酸化對(duì)硅藻影響研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Effect of Increased CO₂on Calcium Homeostasis and Signaling in a Marine Diatom”為題發(fā)表于海洋學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《Limnology and Oceanography》（L&O）。L&O于1956年由美國(guó)湖泊與海洋學(xué)協(xié)會(huì)（ASLO）創(chuàng)刊，主要發(fā)表關(guān)于湖沼學(xué)和海洋學(xué)的原創(chuàng)性文章，每年發(fā)文量?jī)H兩百余篇。該論文第一作者為博士生張振，通訊作者為潘科研究員及香港科技大學(xué)海洋科學(xué)系劉紅斌教授，深圳大學(xué)為該項(xiàng)研究的第一完成單位。

自工業(yè)革命以來，人類排放的大量二氧化碳不僅加劇了溫室效應(yīng)，還導(dǎo)致全球海洋酸化問題日趨嚴(yán)重。現(xiàn)有研究已揭示海洋酸化影響海洋硅藻的光合、呼吸、以及新陳代謝，從而改變浮游植物的群落更替。海水中的高濃度二氧化碳也會(huì)影響海洋硅藻對(duì)痕量金屬元素的吸收。然而，海洋酸化對(duì)硅藻細(xì)胞內(nèi)鈣離子平衡的影響還鮮有研究探討。鑒于鈣離子在生物體內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)過程中充當(dāng)?shù)诙攀沟年P(guān)鍵作用，研究團(tuán)隊(duì)深入探究了海水中不斷增加的二氧化碳如何干擾海洋硅藻（三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum）內(nèi)鈣離子平衡以及下游的鈣離子依賴性的信號(hào)傳導(dǎo)過程。盡管海洋酸化并未顯著影響硅藻生長(zhǎng)，但原子力顯微鏡的觀測(cè)結(jié)果顯示，海洋酸化顯著改變了硅藻細(xì)胞壁特性，如細(xì)胞形貌、粘附力以及表面電勢(shì)。隨著海洋中二氧化碳濃度上升，硅藻細(xì)胞鈣離子累積量下降，而且硅藻對(duì)外界環(huán)境刺激所觸發(fā)的鈣離子信號(hào)強(qiáng)度反應(yīng)變?nèi)?見圖1）。此項(xiàng)研究揭示，大氣中持續(xù)升高的二氧化碳濃度可能會(huì)改變硅藻對(duì)不同環(huán)境因子變化時(shí)的即時(shí)響應(yīng)能力。

圖1.不同二氧化碳濃度條件下生長(zhǎng)的三角褐指藻的細(xì)胞內(nèi)的鈣累積。（a）XPS探測(cè)細(xì)胞表面分析中鈣元素峰信號(hào)強(qiáng)度(b) FITC-A熒光檢測(cè)三角褐藻細(xì)胞內(nèi)Ca²⁺濃度。(c) ICP-MS測(cè)量單個(gè)硅藻細(xì)胞內(nèi)鈣元素含量。(d-f)熒光圖像顯示鈣離子專一探針Fluo-3AM在硅藻細(xì)胞內(nèi)的熒光強(qiáng)度隨著CO₂濃度升高的變化。LC: 400 μatm；MC：800 μatm；HC: 1200 μatm。

該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41976140，42376152，42076148，U23A2048）資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/lno.12578