典型硅藻脂肪酸代谢对长期海洋酸化和升温的适应策略研究

The ocean is undergoing multiple changes including ocean acidification and warming due to global climate change. There are growing interests in how the phytoplankton will respond to the multiple marine environmental changes. However, most of the previous studies were focusing on the short-term responses of phytoplankton to ocean acidification or warming alone, little is know about their long-term evolutionary responses to ocean acidification and warming in pairs. Here, we are going to investigate the long-term (>1 year, > 500 generations) evolutionary responses of a model marine diatom Phaeodactylum tricornutum to ocean acidification and warming. In this study, we will measure the fatty acid compositions changes, the activities of some key enzymes and the expressions of some key genes that are responsible for the fatty acid metabolisms to explore the evolutionary responses of fatty acid metabolisms to ocean acidification and warming and the underlying mechanisms. Our study will provide new insights into the evolutionary responses of phytoplankton to multiple marine environmental changes in the context of global climate change.

全球变化引起海洋环境变化的重要显性特征是海洋酸化与升温。海洋生态系统中的浮游植物如何响应这两种海洋环境变化，已引起科学界的广泛关注。然而过去的研究多关注于浮游植物对短期的海洋酸化或升温(单个因子的独立效应)的响应，在长期海洋酸化和升温条件下(双重因子的复合效应)，浮游植物如何响应，尚缺乏科学认识。为此，本项目将围绕海洋环境变化最重要的两个特征因子海洋酸化和升温，以典型硅藻三角褐指藻为研究对象，通过半连续(大于一年，约500代以上)培养方式长期适应海洋酸化与升温环境，以在海洋食物网和生物地球化学循环中扮有重要角色的脂肪酸为切入点，测定其脂肪酸含量和组成的变化，探讨脂肪酸代谢过程中关键酶活性变化和基因表达的差异，评估脂肪酸代谢在海洋硅藻面临海洋酸化和升温过程中的响应与适应策略，从脂肪酸代谢角度揭示海洋硅藻对长期海洋酸化和升温的适应机制，为浮游植物响应全球气候变化的机制提供新的认识。

在本项目的资助下，本研究围绕海洋环境变化最重要的两个特征因子海洋酸化和升温，以典型硅藻三角褐指藻和威氏海链藻为研究对象，通过半连续(2年，生长代数>1000代)培养方式长期适应海洋酸化和升温环境，利用多组学(蛋白质组，代谢组)和生理相结合的手段，探讨了以上两种典型硅藻光合生理、脂质代谢对海洋酸化和升温适应机制，取得了一定研究成果：1）阐明了三角褐指藻对海洋酸化的适应机制；2）解析了威氏海链藻适应海洋酸化和升温过程中权衡和制约特征；3）厘清了三角褐指藻脂质代谢对长期海洋酸化的响应机制。基于以上成果，共发表SCI论文10篇（一作/通讯8篇）(New Phytologist, Science of the Total Environment 2篇, Frontiers in Microbiology等)，中文1篇，参与编写专著一部。本项目取得的相关成果有望为解析浮游植物响应全球变化的机制提供新的认识，并为准确评估全球变化潜在的食物链效应提供新的研究思路和理论依据。.在该项目执行期间，项目负责人及参与人参加了包括国际水生科学大会、全球海洋酸化观测网大会、厦门海洋环境科学开放大会、中国海洋湖沼学会藻类学分会第二十次学术讨论会等在内的国际国内会议，并做了口头报告，与国际国内同行做了深入交流，为项目的顺利开展提供了新的思路和方向。.在人才培养方面，该资助项目执行期间，共培养4名在读硕士研究生。