東北地理所在銅綠微囊藻越冬后復蘇過程與機制方面取得進展
藍藻水華能帶來環境污染、水質安全、景觀破壞等多方面問題，是威脅淡水生態系統功能的重要因素，也是全球性水生態環境問題。藍藻對低溫和黑暗環境具有一定的適應性，在冬季下沉至沉積物中休眠，并在溫暖季節隨著氣溫升高而迅速繁殖，因此藍藻水華通常呈現明顯的季節性特征。然而，目前關于藍藻在冬季休眠后隨環境溫度上升的動態復蘇過程、藻毒素生成與釋放特征，以及生物信號調控機制等科學問題的認識仍顯不足，限制了季節性藍藻控制策略的科學制定。
為探索上述科學問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所水環境污染與防治研究團隊以最為常見的有毒藍藻—銅綠微囊藻（M.aeruginosa）為研究對象，模擬研究了藻體在越冬休眠后隨環境溫度升高的動態復蘇過程。研究結果表明，隨環境溫度的逐步上升，越冬（4℃低溫及黑暗條件下休眠12天后，由10℃逐步上升至25℃）和非越冬處理組（直接由10℃上升至25℃）的藻密度均呈先下降（10-15℃區間）后上升（15-25℃區間）的變化趨勢。在整個培養期間，越冬處理組的藻密度始終低于非越冬處理組，當培養實驗結束時，越冬處理組的藻密度相較于非越冬處理組降低了55.6%。在環境溫度為10-15℃區間時，越冬處理抑制了藻體光合效率和微囊藻毒素（MC-LR）的產生，激活了抗氧化系統，破壞了細胞超微結構，導致部分細胞死亡；隨著環境溫度上升至20-25℃區間，藻體迅速增殖，光合效率升高，部分受損的細胞結構也逐漸恢復。基于信號通路分析得出，越冬處理下調了與光合作用、核糖體、卡爾文循環和氧化磷酸化相關的基因表達，從而阻礙了M. aeruginosa的生長和代謝能力。
圖1 M. aeruginosa越冬后動態復蘇過程機理框架
該研究為揭示M. aeruginosa在越冬后的動態復蘇過程、藻毒素產生與釋放特征等提供了實證數據。相關結果可為科學探索和制定季節性藍藻防控策略以及早春季節水環境生態風險預測提供科學參考。
相關成果發表在《Water Research》上，由已畢業碩士研究生符晨峻（共同第一作者）、特別研究助理王鑫壹（共同第一作者）和祝惠研究員（通訊作者）等人共同完成。該研究得到國家重點研發計劃項目、吉林省自然科學基金優秀青年基金、中國科學院青年創新促進會等項目的資助。
論文信息及鏈接如下：
Fu,C.J.,Wang,X.Y.,Yu,J.,Cui,H.,Hou,S.N.,Zhu,H.*,2024. From Winter Dormancy to Spring Bloom: Regulatory Mechanisms in Microcystis aeruginosa Post-Overwintering Recovery. Water Research,122807.
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吉公網安備22017302000214號
