摘要
昼夜节律驱动蓝细菌的生理活动，但水华形成型微囊藻（Microcystis）适应昼夜节律的转录和代谢网络机制尚不清楚。本研究整合生理测量、转录组学和代谢组学数据，研究了14小时光照:10小时黑暗周期下水华型铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的昼夜动态变化。研究发现，铜绿微囊藻在光合作用、细胞分裂和细胞体积方面表现出明显的昼夜节律，其中白天为活跃生长阶段。转录组学分析显示，白天上调基因富集于合成代谢途径（如光合作用、脂肪酸、叶绿素和精氨酸生物合成），而夜间上调基因则与分解代谢途径相关（如三羧酸循环和嘌呤/嘧啶代谢）。转运蛋白基因在整个周期中保持活跃。代谢组学层面，白天碳固定中间体、富氮肽类和嘌呤核苷水平较高，夜间则富集α-亚麻酸和咖啡酰酪氨酸。代谢网络由两个相互拮抗但内部相关联的模块组成：白天富集的合成代谢模块和夜间富集的分解代谢模块。综上所述，铜绿微囊藻通过白天合成代谢与夜间分解代谢的协调配合，实现昼夜权衡，以优化光能利用和代谢效率。这些发现为理解铜绿微囊藻如何利用昼夜节律获得竞争优势提供了多组学机制基础，并为蓝藻水华的监测和管理提供了具有时间敏感性的洞察。
图形摘要
铜绿微囊藻通过两个负相关模块将代谢分为白天合成代谢和夜间分解代谢。该昼夜策略优化了资源分配，增强了竞争力，并为水华管理提供了指导。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
原始转录组序列已提交至NCBI序列读段档案库（SRA），BioProject编号为PRJNA1508706。原始代谢组学数据已提交至国家基因组科学数据中心（NGDC），登录号为OMIX019408。
