多边舌甲藻（Lingulaulax polyedra）光合作用与光保护动态：营养与光照对其生长及光系统调控的机制研究

本研究通过分析不同氮磷营养水平（NO3?/PO43?）与光照强度（50–750 μmol photons m?2 s?1）对多边舌甲藻（Lingulaulax polyedra）光合效率（α）、相对电子传递速率（rETR）、色素动态与光保护机制的调控，揭示该有害藻华（HABs）物种在稳态生长阶段通过优化光能分配维持高适应性的生理策略。

　　

Highlights

培养处理

我们采用双自变量因子设计：辐照度和硝酸盐（NO₃^?）与磷酸盐（PO₄^3?）的浓度比（N:P），共12个处理组（表1）。辐照度水平为50、150、300和750 μmol quanta m^?2 s^?1。每个辐照度下评估三种N:P比，分别为低（200.3 μM NaNO₃/10.3 μM NaH₂PO₄）、中（280.5 μM NaNO₃/14.8 μM NaH₂PO₄）和高（479.7 μM NaNO₃/26.3 μM NaH₂PO₄）。营养浓度基于f/2培养基配方设定，但按比例调整氮磷含量以实现目标N:P比。

细胞丰度与生长速率动态

所有处理均生成生长曲线，并一致划分为三个阶段：适应期（Lag，0–3天）、指数生长期（Exp，3–9天）和稳态期（Sta，第9天至实验结束）（图1a）。值得注意的是，L750、M750和H750处理组未呈现明显的适应期，但仍与其他处理同步进入稳态期（图1a）。

总体而言，细胞丰度随时间推移而上升，各处理在培养第9天均达到稳态。生长速率（μ）在0.20–0.34 d^?1之间变动，且处理间无显著差异（p > 0.05，ANOVA）。

讨论

本研究表明多边舌甲藻（Lingulaulax polyedra）通过生理机制展现出高度适应性以维持生长。营养浓度对生长阶段无显著影响，但营养可用性与辐照度水平的变化会引发生理响应——当NO₃^?和PO₄^3?浓度非限制性时，该生物可发展适应性生理机制以维持生长速率。这些响应体现在光保护色素增加、光合色素调整及电子传递速率优化等光适应策略中，尤其在稳态期低光（50 μmol quanta m^?2 s^?1）下表现出最高光合效率（α = 0.259 ± 0.005），说明其能量分配具有光强依赖性：指数生长期优先支持生长，稳态期则优化光合作用以实现营养资源配置。