中国沿海产毒微藻Prorocentrum lima的多样性分布及其腹泻性贝类毒素组分差异研究

本研究针对中国四大海域产毒甲藻Prorocentrum lima（P. lima）的生态风险问题，通过分离10株地理种群，系统分析其生长特性、毒素产量及酯化组分差异。发现南海株系（WZD/3XS）生长速率最高（9.4×104 cells·mL–1），而黄渤海株系（SHG/QD）单细胞毒素含量达10.1 pg·cell–1并含24种酯化衍生物（占比43.9%–92.2%）。研究首次揭示中国沿海P. lima的生态适应机制差异，为区域化HABs预警提供科学依据。

　　

在全球化气候变化和人类活动加剧的背景下，有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）已成为威胁海洋生态安全和人类健康的重大环境问题。其中，产毒底栖甲藻Prorocentrum lima（P. lima）因其能够产生强效的腹泻性贝类毒素（Diarrhetic Shellfish Toxins, DSTs），在全球沿海地区引发多起贝类中毒事件。中国作为拥有四大海域的海洋大国，其复杂的气候带（热带、亚热带和温带）为P. lima的多样性演化提供了独特环境，但关于不同海域菌株的产毒特性差异及其生态适应机制的研究仍属空白。这一知识缺口不仅阻碍了区域性HABs精准防控策略的制定，更对沿海渔业经济和食品安全构成潜在威胁。

为破解这一科学难题，中国研究团队在《Harmful Algae》发表重要成果。研究人员从中国渤海、黄海、东海和南海四大海域分离出10株P. lima，通过21天实验室培养结合高分辨质谱（HRMS）技术，系统比较了不同地理株系的生长动力学、毒素产量及酯化组分特征。研究创新性地构建了DSTs代谢谱与地理分布的关联模型，为理解甲藻的环境适应机制提供了新视角。

关键技术方法包括：1）从中国四大海域采集10株P. lima建立实验室纯培养体系；2）采用Logistic模型拟合生长曲线并计算最大比生长率（r）；3）利用UPLC-HRMS定量分析OA、DTX1等24种DSTs组分；4）通过单细胞毒素含量（pg·cell^–1）和酯化率（43.9%–92.2%）评估产毒潜力差异。

【生长曲线特征】
通过Logistic模型拟合发现，南海株系3XS和WZD表现出最强生长优势，最大藻密度达9.4×10⁴ cells·mL^–1，比黄渤海株系（SHG/QD）高出近3倍。值得注意的是，东海株系PL和XS虽生长速率中等，但提前进入稳定期，暗示其可能采取"快速成熟"的生存策略。

【毒素地理分异】
HRMS检测揭示：1）单细胞总毒素含量呈现"北高南低"格局，黄渤海株系SHG/QD高达10.1 pg·cell^–1，而南海株系最低仅4.8 pg·cell^–1；2）酯化衍生物多样性显著，共鉴定出7-O-酰基酯、硫酸酯等24种组分，其中黄渤海株系酯化毒素占比超90%，暗示酯化可能是高纬度株系应对环境胁迫的关键代谢途径。

【生态适应机制】
研究首次提出"毒素投资权衡"假说：南海高温高光环境下，株系倾向于将能量分配给快速生长（r值达0.33 d^–1）；而黄渤海低温和营养限制条件下，株系通过提高毒素产量（特别是酯化衍生物）增强环境抗性。这种策略分化可能与区域特异性选择压力有关，如南海强紫外线可能促进光保护色素合成，而北方海域的低盐波动可能触发毒素介导的渗透调节。

该研究具有三重重要意义：科学层面，首次绘制中国沿海P. lima的产毒代谢图谱，揭示地理隔离驱动的功能多样性；技术层面，建立的HRMS筛查方法可快速识别高风险酯化毒素，提升监测效率；应用层面，研究成果可直接指导四大海域差异化HABs预警阈值设定，例如对黄渤海区域需重点关注酯化毒素累积风险，而南海监测应侧重藻密度暴发预警。

正如通讯作者Haiyan Wu强调的，这项研究不仅填补了中国底栖甲藻多样性研究的空白，更开创性地将毒素代谢表型与地理适应关联，为全球HABs研究提供了"中国海岸线范式"。未来研究可结合转录组学和环境组学，进一步解析毒素合成通路（如OA酯化酶系）的地理分化机制，这将为发展区域特异性藻华防控技术奠定理论基础。