极低频电磁场暴露下球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)的生长与防御机制：代谢组学揭示有害藻华潜在驱动因素

为探究海洋人工极低频电磁场(ELF-EMF)对有害藻华的影响，研究人员通过0-1 mT电磁场暴露实验，结合生理生化与代谢组学分析，发现ELF-EMF显著促进球形棕囊藻细胞密度(提升243.4%)和光合效率(ΦPSⅡ 增加89.55%)，同时抑制蛋白质(减少27.41%)和碳水化合物积累。研究首次揭示cAMP信号通路抑制与γ-氨基丁酸(GABA)上调的协同作用机制，为近海风电开发的环境风险评估提供重要依据。

　　

随着近海风电设施和海底电缆的密集部署，海洋环境正面临人工极低频电磁场(ELF-EMF)的持续输入。这种新型环境压力是否会诱发有害藻华(HABs)爆发，成为海洋生态领域亟待解答的科学问题。北部湾频繁发生的球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)藻华事件，在传统营养盐驱动理论之外，暗示着电磁环境变化的潜在影响。尽管已有研究表明ELF-EMF能促进微藻生长，但关于其与有害藻类的关联机制仍属空白。

针对这一科学问题，广西科学院海洋研究所的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表最新成果。研究采用0.2 mT和1 mT（模拟风电电缆1米处场强）的ELF-EMF暴露实验，通过流式细胞术监测细胞密度，结合Bradford法和酚硫酸法测定蛋白质/多糖含量，利用Phytoplankton Analyzer获取叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Φ_PSⅡ
等)，并采用LC-MS非靶向代谢组学分析差异代谢物。所有实验均设置三个生物学重复，数据通过GraphPad Prism 10进行ANOVA分析。

3.1 微藻生长效应
暴露组经历2-5天适应期后，细胞密度较对照组显著提升160.5%-243.4%，1 mT处理使菌落直径增大。表明ELF-EMF虽延迟生长启动，但最终促进生物量累积。

3.2 蛋白质与多糖变化
电磁暴露导致蛋白质总量下降16.86%-27.41%，总多糖减少24.39%-31.88%，其中胞外多糖(EPS)降幅达34.23%。显示碳源分配向叶绿素a(Chla)合成倾斜，后者积累量增加75.49%。

3.3 光合作用增强
1 mT处理使实际光量子效率Φ_PSⅡ
提升89.55%，最大相对电子传递速率rETR_max
增加347.34%，半饱和光强I_k
降低73.4%。证实ELF-EMF优化了光能转化效率，使藻细胞在弱光环境下保持高光合活性。

3.4 代谢重编程
916种差异代谢物中，关键调控分子环磷酸腺苷(cAMP)和亚油酸显著下调，而γ-氨基丁酸(GABA)上调。KEGG分析显示cAMP信号通路和亚油酸代谢受抑制，神经活性配体-受体交互通路激活。

研究揭示了ELF-EMF通过代谢重编程促进有害藻华的双重机制：一方面，cAMP下调加速细胞周期进程，另一方面GABA上调增强抗逆性。特别值得注意的是，1 mT处理（相当于风电电缆典型场强）对藻类生长的促进作用更为显著，这为近海风电开发的生态风险评估提供了定量依据。

该研究的创新性在于首次将ELF-EMF与有害藻华关联，提出"电磁驱动藻华"的新假说。研究结果对制定海底电缆电磁排放标准、优化海洋空间规划具有重要指导价值。未来需进一步探究电磁场与其他环境因子的协同效应，以及不同藻种的响应差异，为海洋生态安全管理提供更全面的科学支撑。