The ISME Journal | 副热带环流中浮游植物缓解营养胁迫的策略
推荐：江舜尧
编译：风季
编辑：十九
美国北卡罗莱纳大学Adrian Marchetti等学者于2019年8月在环境微生物学领域顶级期刊The ISME Journal发表题目为《Strategies among phytoplankton in response to alleviation of nutrient stress in a subtropical gyre》的文章，该研究通过生理学技术和宏转录组学分析，揭示硅藻等真核浮游植物在副热带环流中生存的细胞机制及其缓解营养胁迫的策略。
文章摘要
副热带环流生态系统具有生物生产力低的显著特征，但由于其覆盖地球表面面积达40%，在全球初级生产力和生物地球化学循环中占据重要地位。和许多低纬度寡营养海洋类似，副热带环流地区常表现出氮限制特征。已有的研究结果显示，北大西洋副热带环流（NASG）存在较高水平的群落净生产力（碳输出潜力），其中硅藻具有重要贡献。在寡营养的副热带环流中，地下营养物质脉冲可能会促进硅藻的短暂生长，但其响应和利用机制仍不明确。
本文中，作者选取NASG中的马尾藻海（Sargasso Sea）进行调查研究，通过人工模拟营养物质输移，并运用生理学技术和宏转录组学相结合的方法比较真核浮游植物之间的响应差异。结果表明，真核浮游植物在响应营养限制时表现出不同的基因转录水平，特别是不同浮游植物类群利用新输送的营养物质的策略各具差异。例如，硅藻通过高效吸收硝酸盐促进生长，而其他真核浮游植物则采取替代策略（硝酸盐储存或依赖于再生氮）。本研究有助于阐释副热带环流中硅藻等真核浮游植物在长期缺氮胁迫条件下的细胞生长机制及其营养利用策略。
文中重要图片说明
图1 | a：利用卫星数据获得的叶绿素a分布图；b：利用卫星数据获得海水表面温度（SST）分布图。
图2 | 采样点1（Site 1）和采样点2（Site 2）近地表水（5m）和深层水（600m）原始状态及其孵育48小时后的营养盐浓度。
图3 | 两个采样点（1、2）近地表水原始状态及其孵育48小时后的小型藻（＜5μm）和大型藻（＞5μm）生物量（叶绿素a，图A）和硝酸盐吸收参数变化（颗粒态氮，图B；硝酸盐绝对吸收速率，图C；硝酸盐比吸收速率，即硝酸盐绝对吸收速率/颗粒态氮浓度，图D）。
图4 | 两个采样点（Site 1、Site 2）近地表水（Surface）和深层水（DSW）中每百万条转录本映射读取（TPM）中五种最主要的真核浮游植物群落的平均比例。
图5 | 两个采样点中四种主要的真核浮游植物群基因表达比较，其中蓝色表示硅藻，红色表示甲藻，绿色表示绿枝藻，橙色表示定鞭藻。a：近地表水/深层水基因数量柱状图；b：两个采样点四种主要真核浮游植物基因表达热图。
图6 | 四种主要真核浮游植物群落氮代谢基因表达热图。
图7 | 硅藻基因表达的火山图（包含近地表水和深层水所有处理）。
图8 | 硅藻细胞示意图显示了两个采样点的氮代谢和TCA循环基因表达倍数变化情况。深红色的基因（正值）表示深层水处理组过表达，深蓝色的基因（负值）表示近地表水处理组过表达。
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