海洋所发文《Science Advances》，破解藻类的休眠之谜

中国科学院海洋研究所的研究人员与康涅狄格大学的科学家合作，探索了鞭毛藻生命周期转变和休眠的分子机制。

　　

鞭毛藻在水生生态系统中起着至关重要的作用，尤其是作为有害藻华的主要贡献者。它们能够进入一种休眠状态，称为休眠囊肿阶段，这使得它们可以在海洋沉积物中存活较长时间，最长可达150年。这种休眠对它们的年度种群动态、开花周期和地理扩张至关重要。

尽管休眠囊肿具有重要的生态学意义，但控制其休眠、活力维持以及在自然沉积物中萌发的分子机制仍未得到充分研究。为了更好地理解这一过程，中国科学院海洋研究所（IOCAS）的研究人员与康涅狄格大学的科学家合作，开展了相关研究。他们利用鞭毛藻mRNA特异性剪接先导体作为“钩子”，结合单分子实时测序和其他生理测量方法，深入探究了这些机制。

该研究结果发表在2025年2月7日的《Science Advances》杂志上。研究人员基于野外采集的囊肿组合的DinoSL，构建了3个cDNA文库，揭示了囊肿休眠的遗传和代谢机制。他们发现，除了与光合作用途径相关的基因外，绝大多数与主要代谢和调控途径相关的基因在囊肿组合中仍保持转录活性。

此外，研究人员还发现了“活跃”的基因和途径，这些基因和途径对于维持埋在海洋沉积物中的鞭毛藻休眠囊肿的生存能力和发芽潜力至关重要。该研究的通讯作者TANG Yingzhong教授解释说：“在沉积物掩埋的囊肿组合中观察到的广泛活跃的代谢景观，突出了维持囊肿休眠所需的分子机制的一个重要方面。”

通过亚转录组学分析和随后的假设检验，研究人员通过检查一种具有代表性的产囊鞭毛藻物种的实验室诱导囊肿，获得了更深入的见解。他们发现，自噬在囊肿休眠期间增强，这表明替代能源产生和细胞资源循环是维持休眠和生存能力的基本策略。

此外，研究人员发现，两种经典的植物激素——脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）——在调节囊肿休眠维持和释放中具有拮抗作用。研究表明，低温和黑暗是海洋沉积物中常见的两种环境因素，它们对ABA和GA的生物合成和分解代谢产生相反的影响。这导致ABA水平升高，而GA积累减少，对应于自然环境中鞭毛藻囊肿的深度休眠。

本研究增强了我们对鞭毛藻生命周期转变和休眠的分子机制的理解，为预测和管理有害藻华提供了新的科学依据。