绿潮藻石莼(Ulva prolifera)温度适应机制解析：生理与转录组联合揭示其越冬越夏策略及生态治理启示

针对中国南黄海连续18年暴发的全球最大规模绿潮灾害，中国科学院团队通过生理指标测定和转录组分析，系统研究了优势种石莼(U. prolifera)在5°C/30°C极端温度下的适应机制。研究发现低温(5°C)通过激活蛋白质合成途径维持生存，高温(30°C)则依赖抗氧化酶(POD)活性和代谢重编程维持光合功能，机器学习筛选出细胞分化相关蛋白为关键温度响应因子，为绿潮防控提供了分子靶点。

　　

【研究背景】
全球气候变化与海水富营养化正使绿潮灾害愈演愈烈。自2007年起，中国南黄海连续18年暴发全球最大规模的绿潮，2021年覆盖面积高达1746平方公里。这些由石莼(Ulva prolifera)主导的"海上草原"不仅散发腐臭危害健康，更通过耗氧导致水生生物死亡，造成年均数十亿元的经济损失。作为绿潮"霸主"，石莼的独特之处在于其卓越的广温适应性——既能熬过黄海寒冬，又能挺过炎夏，这种"双温耐受"特性使其种群能全年存活，成为绿潮连年暴发的关键。但学界对其温度适应机制的认识仍存在明显空白：高温响应研究初现端倪，而低温适应机制尚属未知，更缺乏冷热应激的对比分析。

【研究方法】
中国科学院团队采集青岛海域绿潮暴发期的石莼样本，建立单克隆培养体系，设置5°C(低温)、20°C(适温)、30°C(高温)三组温度处理。通过18天培养监测生长曲线，结合叶绿素荧光(Fv/Fm)、光合色素含量、抗氧化酶活性等生理指标测定，以及Illumina转录组测序和机器学习分析，系统解析温度适应机制。

【研究结果】

1. 生长变异规律
   20°C组生物量增长最快，15-25°C为最适生长区间。30°C组生长受抑但存活率保持90%以上，5°C组生物量积累仅为适温组的30%，揭示其"耐极温而不长"的特性。

2. ROS清除与氧化应激防御
   高温显著激活过氧化物酶(POD)活性(提升2.1倍)，而低温仅引起轻微诱导。对应地，30°C组MDA(丙二醛)含量维持在较低水平，5°C组则升高37%，表明高温下更完善的抗氧化防御体系。

3. 转录组调控网络
   低温胁迫激活核糖体蛋白合成通路(40个差异基因富集)，通过维持基础代谢延长生存；高温则触发谷胱甘肽代谢(12个基因)和碳固定途径(8个基因)的重编程，保障能量供应。机器学习筛选出蛋白修饰(如泛素化)和细胞分化相关蛋白为关键温度响应因子。

【结论与意义】
该研究首次绘制了石莼"双温适应"的分子图谱：低温下采取"保守策略"——减速代谢、强化蛋白维护；高温下选择"主动防御"——增强抗氧化、重塑能量流。这种温度响应双模式解析了其成为绿潮优势种的生理基础，其中POD活性和核糖体通路可作为生态防控的潜在靶点。研究成果发表于《Marine Environmental Research》，为发展基于温度调控的绿潮干预技术提供了理论框架，对海洋生态系统保护具有重要实践价值。