《Algal Research》：Prey-associated variation in dissolved organic matter optical properties and fluorescence responses in red
Noctiluca scintillans feeding cultures
编辑推荐：
•猎物的身份塑造了红色Noctiluca培养物中荧光DOM的轨迹。•EEM-PARAFAC解析出不同的、依赖于猎物的荧光DOM组分。•OJIP响应反映了摄食系统中与猎物相关的变化。•显微镜观察证实了摄食后细胞内的猎物物质。•生物发光在不同猎物处理之间持续存在差异。引言形成赤潮
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猎物的身份塑造了红色Noctiluca培养物中荧光DOM的轨迹。
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EEM-PARAFAC解析出不同的、依赖于猎物的荧光DOM组分。
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OJIP响应反映了摄食系统中与猎物相关的变化。
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显微镜观察证实了摄食后细胞内的猎物物质。
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生物发光在不同猎物处理之间持续存在差异。
引言
形成赤潮的甲藻Noctiluca scintillans是近海浮游生物群落中一个显著的成员，经常出现在生产力较高的海湾、河口、陆架和边缘海。通常认识到两个生态型：一个绿色型，含有光合共生体；另一个红色型，非光合型，依赖于异养营养[1]。红色型可以在表层附近聚集并产生可见的赤潮，特别是在水文滞留、营养富集和猎物充足的条件下，支持种群的快速发育。长期和区域观测表明N. scintillans的出现与季节性环境变化、富营养化和浮游生物群落结构变化有关[2]、[3]、[4]。来自阿拉伯海、澳大利亚沿海水域和中国海岸的扩张或反复赤潮报道进一步表明，该生物是当前有害藻华动态的重要组成部分[5]、[6]、[7]。N. scintillans的生态重要性不同于光合型赤潮藻类，因为它不通过光合作用直接产生有机碳。相反，它的影响通过摄食、猎物消化、营养盐释放以及有机质在浮游食物网中的再分配来介导。N. scintillans能够摄取广泛的颗粒物，包括硅藻、甲藻、鞭毛虫、微型浮游动物、卵和碎屑物质[8]、[9]、[10]。这种灵活的摄食习性使其能够在赤潮发育期间利用多变的猎物场。然而，猎物并非等同的资源。猎物的大小、运动能力、可消化性和生化组成的差异可能影响摄食成功率、生长和元素平衡。实验研究表明，猎物类型和营养质量可以改变N. scintillans的摄食绩效和营养盐预算，表明食物组成是其生理和生物地球化学作用的关键调节因子[11]、[12]、[13]。通过摄食和随后的代谢，N. scintillans可以将来自猎物的颗粒物质转化为再生营养盐、细胞内消化产物以及溶解或胶体有机质。对摄食、呼吸和排泄的测量支持了其在沿海浮游生物群落中作为积极循环者的角色[14]、[15]。这些转化可能影响猎物碳是以颗粒形式保留、以溶解有机质形式释放，还是可供微生物利用。与N. scintillans赤潮相关的细菌群落可能与周围海水的不同[16]，表明赤潮细胞及其释放的有机底物可能为微生物加工创造独特的微环境。然而，N. scintillans对溶解有机质产生和转化的猎物特异性贡献仍然知之甚少。
溶解有机质（DOM）是一个异质性池，其荧光部分可能反映猎物渗出或降解、摄食者摄食和排泄、微生物加工以及细胞裂解的贡献。最近的对照实验量化了红色Noctiluca scintillans在不同浮游植物猎物供给下代谢和细胞裂解过程中溶解和胶体形式的碳、氮和磷的释放量[17]。虽然这些测量表征了元素释放，但激发-发射矩阵（EEM）荧光光谱和并行因子分析（PARAFAC）提供了关于荧光DOM的光学组成和时间变异的互补信息，而非总DOC产生量、分子身份或元素通量[18]、[19]、[20]。因此，本研究考察用不同猎物建立的混合N. scintillans摄食系统是否发展出蛋白质样、腐殖质样和PARAFAC解析的荧光DOM分数的不同时间模式。
此类混合培养物的生理诠释也需要谨慎。快叶绿素a荧光诱导瞬变，以O-J-I-P相（以下称OJIP）为特征，通常用于评估含叶绿素生物中光系统II（PSII）相关响应。因此，N. scintillans加猎物培养物中的OJIP信号不应被视为摄食者的光合活性。它们更应被解释为与猎物相关或整个摄食系统的叶绿素荧光响应，反映在摄食压力下残留含叶绿素猎物细胞的状态和来自猎物的荧光。这一区分对于避免过度声称并将荧光响应与猎物状态而非红色N. scintillans的内在光生理联系起来至关重要。因此，本研究考察了用D. salina、Thalassiosira sp.或Paraphysomonas sp.建立的混合红色N. scintillans摄食系统是否发展出荧光DOM组成的不同时间模式。使用荧光指数、区域峰强度和PARAFAC衍生组分来解析处理水平上荧光DOM池的变化，而全悬液OJIP测量和显微镜观察提供了关于摄食系统的互补信息。主要的生物学问题是荧光DOM分数的时间和相对分布是否在不同处理之间存在差异，而非随时间均匀变化。由于缺乏平行的仅含猎物的DOM/EEM时间序列和时间分辨的猎物丰度，本研究不量化N. scintillans特有的DOM产生、分子组成或碳和营养盐通量。
章节摘要
红色Noctiluca scintillans的采集和培养建立
红色Noctiluca scintillans赤潮样品于2024年4月使用无菌玻璃烧杯从中国渤海湾采集。单个N. scintillans细胞直接从新鲜采集的赤潮样品中分离，反复洗涤，然后通过连续稀释转移至调整至盐度25 psu并补充不含硅酸盐的f/2营养盐的人工海水中。人工海水被用作实验培养基质，以提供受控且一致的介质
与猎物相关的OJIP荧光响应
在31天的培养期间，来自猎物的叶绿素荧光在混合N. scintillans+猎物悬液和相应的仅含猎物培养物之间存在差异，对于含叶绿素的D. salina和Thalassiosira sp.处理（图1、图2）。由于未通过时间量化自由生活猎物的丰度，这些比较未按猎物生物量进行标准化，可能同时反映了猎物丰度和猎物荧光特性的变化。因此，这些响应
讨论
因此，以下讨论主要在混合N. scintillans+猎物摄食系统水平上解释测量到的响应。在没有猎物丰度或平行的仅含猎物测量的地方，处理相关的差异在讨论中不将观察到的信号具体归于N. scintillans。
结论
在31天的培养期间，用不同猎物建立的混合红色N. scintillans摄食培养物在荧光DOM池中发展出了不同的、非均匀的时间模式。蛋白质样、腐殖质样和PARAFAC解析的荧光分数在不同处理中的时间和相对显著性存在差异，表明猎物背景与混合摄食系统中DOM的时间光学组成有关。这些信息与直接的
CRediT作者贡献声明
Sujata Nilajkar：撰写——初稿，可视化，验证，方法学，调查研究，形式化分析，概念化。Laxman Pujari：撰写——审阅与编辑，验证，指导。Lou Tingting：资源。Jun Sun：撰写——审阅与编辑，指导，方法学，资金获取，概念化。
资金
本研究由国家重点研发计划（2019YFC1407800）资助Jun Sun。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本手稿中报告的工作。
致谢
我们衷心感谢天津科技大学印度洋生态系统研究中心种子库团队的贡献和支持。
Sujata Nilajkar|Laxman Pujari|Lou Tingting|Jun Sun
