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龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)养殖受氮波动影响,为明确其对不同氮源响应,研究人员开展相关研究。结果显示,龙须菜优先利用铵盐,不同氮源影响其碳氮分配。该研究对优化氮源利用、提升海藻生产力意义重大。
在广袤的海洋世界里,龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)可是一位 “明星选手”。它广泛分布于中国东部沿海地区,不仅能为人们提供制作琼脂的原料,还是养殖鲍鱼的优质饲料,为当地经济发展立下了汗马功劳。同时,龙须菜还肩负着重要的生态使命,它像一个勤劳的 “清道夫”,能够大量吸收海水中的二氧化碳进行光合作用,将碳固定下来,为减缓全球变暖贡献力量;还能 “吃掉” 养殖系统中过量的氮,减少环境污染。
然而,近年来,人类活动和气候变化让海洋中的氮环境变得愈发复杂。氮的浓度忽高忽低,化学形态也多种多样,主要有铵盐、硝酸盐和尿素。这些变化给龙须菜的生长和生存带来了巨大挑战。虽然之前有研究表明龙须菜能在一定氮浓度范围内生存,但它面对不同化学形态的氮时,会有怎样的反应,人们却知之甚少。为了解开这个谜团,探索如何让龙须菜在复杂氮环境下更好地生长,提升其经济和生态价值,研究人员开启了这项研究。
此次研究由国内的研究人员开展。他们通过一系列实验,得出了许多重要结论。这些结论对于优化龙须菜养殖过程中的氮源利用、提高海藻生产力、增强碳固存能力以及推动龙须菜在营养保健品行业的应用,都具有重要意义。该研究成果发表在《Algal Research》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验中,他们从中国广东汕头南澳岛采集龙须菜样本,经过预处理后进行培养。实验设置了不同的氮源处理组,利用稳定同位素标记技术(如 1?N 标记)追踪氮的吸收情况,借助转录组分析探究基因表达变化,通过代谢通量分析揭示代谢途径的改变 ,以此全面研究龙须菜对不同氮源的响应。
龙须菜对不同氮源的偏好及生理响应
研究人员发现,在混合氮处理的氮恢复阶段,水中铵盐、硝酸盐和尿素的浓度下降速率各不相同。铵盐的吸收速率最快,高达 72.71 μmol?g DW?1?h?1 ,远超硝酸盐(24.17 μmol?g DW?1?h?1 )和尿素(6.13 μmol?g DW?1?h?1 )。而且,这种对铵盐的偏好仅在单一氮处理时更为明显,此时铵盐的吸收速率比混合氮处理时更高。
不同氮源处理下龙须菜的转录组分析
转录组分析表明,氮转运体的转录谱在无机氮(铵盐、硝酸盐)和尿素处理之间存在明显的调控差异。这意味着龙须菜吸收不同形态的氮时,其细胞内参与转运的基因表达有着不同的调控机制。
不同氮源处理下龙须菜的代谢通量分析
代谢通量分析显示,不同氮源处理会使龙须菜的代谢发生显著变化。铵盐处理能上调光系统 II(PS II)中与光合作用相关蛋白的表达,促进氮的同化,还会导致精氨酸、瓜氨酸等含氮量较高的氨基酸积累。硝酸盐处理则会下调碳固定过程,但有利于亮氨酸、缬氨酸等碳氮比(C/N)更高的氨基酸积累。尿素处理会使多胺和芳香族氨基酸水平升高,这些氨基酸的 C/N 比是最高的。综合来看,不同氮源处理下,龙须菜的整体 C/N 比与占主导的氨基酸的 C/N 比相符。
在研究结论和讨论部分,该研究明确了海洋生态系统中氮的可利用性对龙须菜养殖至关重要。铵盐处理时,龙须菜偏好铵盐,光合作用增强,氮同化作用提升,氨基酸含量增加;硝酸盐处理的藻体碳固定受抑制;尿素处理则促使特定氨基酸和多胺积累 。这些发现揭示了不同氮源对龙须菜碳氮分配的差异影响,为优化氮源利用提供了理论依据。研究还指出,合理选择氮源可促进龙须菜合成具有工业价值的代谢产物,这为提升海藻生产力、增强碳固存能力以及推动龙须菜在营养保健品行业的应用开辟了新方向,为未来的海藻养殖和相关产业发展奠定了坚实的基础。