异养甲藻的营养优化功能研究

Heterotrophic dinoflagellates contribute significantly to the food of copepods, channelling energy from the microbial loop to higher trophic levels. Heterotrophic dinoflagellates represent copepod food of a better quality, in terms of homeostatic ability, biochemistry composition as well as detoxification, therefore enhancing the growth and reproduction of copepods relative to the algae that they resumed. We hypothesize that heterotrophic dinoflagallates can trophically improve poor algal quality for subsequent use by higher trophic organisms. The purpose of this project is to examine the trophic repackaging of heterotrophic dinoflagellates is associated with an upgrading in food quality for the copepod. Our specific research objectives are: (1) To determine the effect of diet on stoichiometric element balance; (2) To investigate the ability of heterotrophic dinoflagellates to produce essential fatty acid; and (3) To assess the capability of heterotrophic dinoflagellates to detoxify of PUAs.

浮游植物引发的元素失衡、必需脂肪酸缺乏以及生殖毒素毒害是影响桡足类生殖发育的常见问题。作为海洋微生物食物环和经典食物链的连接枢纽，异养甲藻比浮游植物具有更加稳定的元素比例、高浓度的必需脂肪酸并且无毒无害，从而成为桡足类的优质食物。因此，异养甲藻摄食浮游植物后可能通过营养优化功能将低质量的食物改造升级为高质量的食物，从而支持桡足类的生殖和发育，提高海洋生态系统物质循环和能量流动的效率。本项目拟选择海洋尖尾藻为研究对象，分析其维持元素稳态的策略、合成必需脂肪酸的效率以及缓解生殖毒素多不饱和醛毒性效应的能力，从而证实异养甲藻营养优化升级功能。本项目的开展有利于全面理解异养甲藻的生态功能和意义。

浮游植物和桡足类是决定海洋生态系统稳定性和营养传递效率的关键类群，但是桡足类的摄食、生长和生殖以及营养传递效率受到浮游植物元素组成、营养以及毒素等多种因素的影响。本课题选择异养甲藻代表物种—海洋尖尾藻（Oxyrrhis marina）为研究对象，针对元素失衡、必需脂肪酸缺乏和生殖毒素PUAs（多不饱和脂肪醛）等最常见影响桡足类生长、发育和生殖的食物质量问题，探索海洋异养甲藻修正元素失衡、合成必需脂肪酸以及消除生殖毒性等功能。当面对多种混合的失衡食物和平衡食物时，海洋尖尾藻优先选择摄入C：N比例平衡的食物。但是异养甲藻—海洋尖尾藻摄入C:N失衡的食物时，自身依然保持稳定C：N比例。当摄入缺乏EPA和DHA的浮游植物时，海洋尖尾藻细胞内依然检出EPA和DHA，证明了异养甲藻能够自身合成必需多不饱和脂肪酸。当摄入能够合成多不饱和醛的硅藻，异养甲藻的生长和摄食未受到影响，细胞内未检出多不饱和醛，从而消除了毒素的影响。因此，异养甲藻能够保持细胞内元素稳定、自身能够合成必需脂肪酸、消除了不饱和醛的毒性。当摄入碳氮C：N比例失衡、必需脂肪酸缺乏以及能够合成生殖毒素多不饱和脂肪醛的硅藻后，桡足类生殖受到抑制；但是桡足类摄食异养甲藻后，即使异养甲藻同样摄入上述相同的食物，桡足类的生殖不再受到抑制，从而证实异养甲藻具有营养升级功能，改善了桡足类获取食物的质量，提高了初级生产的传递效率。