尿素循环在海洋硅藻氮代谢中的作用与调控机制

海洋硅藻是近年来发现的唯一具有尿素循环、并产生尿素的光合自养真核生物。尿素循环作为动物体重要的氮代谢循环机制，其过程和机理已经被广泛研究和认识。但是，对海洋硅藻特有的尿素循环却知之甚少。本项目在充分预研的基础上，以尿素库为切入点，研究在不同生境条件下海洋硅藻的尿素库水平及其内在影响因素，分析硅藻胞内尿素库与其他氮库的转换，以及代谢关键酶的调节，旨在阐明硅藻细胞尿素库输入和输出的关键过程及其受控机理；并利用稳定同位素示踪技术，分析氮源在代谢产物尿素生成和释放中的作用，及胞内外尿素的关系。研究结果对于揭示硅藻的尿素循环与调控机制，阐明尿素循环在海洋硅藻氮代谢及在海洋氮的生物地球化学循环中的作用等都具有重要的理论意义。

海洋硅藻是近年来发现的唯一具有尿素循环、并产生尿素的光合自养真核生物。尿素循环作为动物体重要的氮代谢循环机制，其过程和机理已经被广泛研究和认识。但是，对海洋硅藻特有的尿素循环却知之甚少。本项目研究了不同条件下海洋硅藻的尿素库及影响因素，分析尿素循环中代谢关键酶的调节作用，并利用稳定同位素示踪技术，分析尿素循环在海洋硅藻生长中的作用。. 结果表明，海洋硅藻中存在尿素循环，胞内外尿素总量与细胞丰度之间具有正相关关系，硅、磷限制分别降低了尿素循环关键代谢酶的活性，对硅藻尿素循环起抑制作用；光存在时硅藻尿素循环开始启动，脲酶、精氨酸酶和精氨基琥珀酸合成酶及谷氨酰胺合成酶依次获得最大的酶活力，且24h光照有利于胞内尿素的积累。较低温度有利于硅藻胞内尿素的积累，而温度升高则不利。NH4+、缺氮条件均可以促进硅藻胞内尿素的积累。尿素循环在硅藻的逆境恢复中可能参与到氮代谢途径中，对硅藻的后期生长恢复起重要作用。研究结果有利于揭示硅藻的尿素循环与调控机制，阐明尿素循环在海洋硅藻氮代谢及在海洋氮的生物地球化学循环中的作用。