光照与氮营养协同调控对繁殖期铜藻(Sargassum horneri)生理响应及"金潮"形成机制的影响

本研究针对海水富营养化引发的铜藻"金潮"生态问题，通过设置不同光照(LL/HL)和硝酸盐浓度(LN/HN)的双因素实验，揭示了繁殖期铜藻通过调节光合参数(Fv/Fm、NPQ)、色素含量(Chla、Chlc、Car)及碳氮代谢等生理机制适应海表强光环境，发现高氮供应可显著缓解光抑制并促进繁殖投入，为解释金潮暴发提供了生理生态学依据。

　　

近年来，全球沿海频发的"金潮"现象已成为严峻的生态挑战，其中铜藻(Sargassum horneri)在繁殖期大规模漂浮聚集形成的金色藻华，不仅破坏海洋生态系统平衡，更对渔业、旅游业造成重大经济损失。这种现象多发生在富营养化海域，但关于繁殖期铜藻如何响应海表强光与高氮环境的生理机制仍不清楚。中国的研究团队通过精细设计的双因素实验，首次系统揭示了繁殖期铜藻的光合适应策略与资源分配规律，相关成果发表在植物环境生理学权威期刊《Environmental and Experimental Botany》上。

研究团队采用快速叶绿素荧光技术(RLC)、光合放氧测定、酶活性分析等手段，对采集自中国烟台海域的繁殖期铜藻进行培养实验。通过测定最大光化学量子产量(F_v/F_m)、非光化学淬灭(NPQ)、快速光响应曲线参数(α、rETR_max、E_k)等指标，结合碳氮含量、光合色素及硝酸还原酶(NR)、Rubisco等关键酶活性分析，系统解析了环境因子互作下的生理响应机制。

【相对生长速率】数据显示高光高氮(HLHN)处理组的相对生长率(RGR)在培养第9天达峰值(3.8%/d)，显著高于其他处理。值得注意的是，后期生长减缓伴随生殖托数量增加，暗示能量向繁殖转移。

【繁殖投入】高氮使低光条件下的生殖托数量增加2.1倍，而高光使低氮组的繁殖投入(RE)提高58%。特别在HLHN组观察到生殖托顶端叶片再生现象，显示繁殖结构仍保持营养生长潜力。

【光合特性】高光导致F_v/F_m降低46%，但高氮使其恢复30%。NPQ在高光下提升2.3倍，表明热耗散增强；同时高氮使rETR_max提高31%，改善电子传递效率。

【光合色素】高光低氮使Chla、Chlc含量降低40%-45%，而高氮处理逆转此趋势，HLHN组的类胡萝卜素(Car)含量较对照组高68%。紫外吸收物质(UVACs)在高氮下增加30%，构成光保护屏障。

【碳氮代谢】高光使分支组织碳含量提升17%，而高氮使生殖托氮含量增加2.3倍。Rubisco活性在高光下增强190%，NR活性在高氮下提升129%，显示碳氮同化能力协同增强。

这项研究首次阐明繁殖期铜藻通过"光保护-修复-资源再分配"三位一体的适应策略：高光诱导的热耗散(NPQ)和色素重组构成第一道防线；高氮供给通过增强NR活性和暗呼吸速率(提升73%)为光损伤修复供能；碳氮资源优先向生殖结构分配，确保后代存活。该发现不仅解释了金潮暴发的生理基础，更为藻华预警提供了F_v/F_m、NPQ等可监测的生化标志物。研究揭示的环境因子互作机制，对理解气候变化背景下大型藻类的生态适应具有普遍意义，相关成果已应用于我国黄海金潮的预测防治实践。