硝酸盐调控高CO2环境下龙须菜碳分配格局：颗粒有机碳与溶解有机碳固存的权衡机制

本研究通过多组学联用技术揭示硝酸盐对龙须菜（Gracilariopsis lemaneiformis）响应10%高浓度CO2的调控机制，发现高CO2虽抑制颗粒有机碳（POC）生产却促进溶解有机碳（DOC）与难降解有机碳（RDOC）积累，为利用工业烟气（flue gas）开展大型海藻碳捕获（CCU）提供了关键阈值参数（CO2<10%、NO3<200 μM）。

　　

Highlight

Seaweed collection and culture conditions

龙须菜（Gracilariopsis lemaneiformis）样本采自商业化海藻养殖场。海水经17±0.5°C条件下预处理30天以沉淀悬浮颗粒并消耗活性溶解有机碳（labile DOC），随后通过0.1 μm超滤系统（MUF1580-2T，美的集团）彻底去除微生物与颗粒物。实验前将龙须菜预培养至健康状态，随后置于不同CO₂（0.04% vs 10%）和硝酸盐（8 μM低氮LN vs 200 μM高氮HN）组合的4组处理中开展30天培养。

Response of growth and photosynthesis to elevated CO₂ and nitrate levels

培养期间，高CO₂（HC）显著抑制比生长速率（SGR），且时间与CO₂浓度存在交互效应（p<0.05）。高氮（HN）虽提升最大光化学效率（F_v/F_m）、光合色素含量和颗粒有机氮（PON）积累，但反而加剧HC对SGR和净POC生产的抑制，可能源于细胞碳氮失衡的恶化。HC促进溶解有机碳（DOC）和难降解有机碳（RDOC）积累，而HN在HC条件下抑制此类积累。

Conclusion

综合生理生化与转录组分析表明：烟气级CO₂浓度可通过促进DOC/RDOC生产增强碳封存，但以牺牲POC为代价；高硝酸盐通过加剧碳氮失衡抑制生长，并深度调控碳分配途径。研究为优化大型海藻碳捕获技术提供了关键代谢靶点和环境参数窗口。