《Microbial Ecology》：Dissolved Organic Carbon Regulates Bacterial Ingestion by Tetraselmis sp.
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为探究溶解有机碳（DOC）可利用性如何影响海洋绿藻的吞噬营养活动，研究人员开展了DOC水平与低光/黑暗条件下塔胞藻（Tetraselmis sp.）渗透营养与吞噬营养交互作用的研究。实验通过荧光标记细菌（FLB）定量摄食率，发现葡萄糖浓度升高（0.1至10 g L-1）显著抑制细菌摄取速率。结果揭示了DOC可利用性直接调控吞噬作用，表明藻类混合营养中不同营养策略间存在权衡，强调了海洋绿藻的营养可塑性在塑造微生物食物网碳转移中的关键作用。
在浩瀚的海洋中，微小的浮游藻类扮演着至关重要的角色，它们是海洋食物网的基础生产者，通过光合作用将二氧化碳转化为有机物。然而，海洋环境并非总是阳光充足、营养丰富。在光线微弱或黑暗的深水区，以及营养盐匮乏的海域，传统的、纯粹依靠光合作用的自养生活方式可能难以为继。为了生存，许多藻类进化出了“混合营养”策略，即同时具备自养和异养的能力。这好比一个人不仅会自己种菜，还能外出打猎，从而大大增强了在多变环境中的生存韧性。塔胞藻（Tetraselmis sp.）便是这样一位海洋中的“多面手”，它作为一种广泛分布的海洋绿藻，既能像植物一样吸收溶解有机碳（DOC），进行渗透营养，又能像原生动物一样吞噬细菌，进行吞噬营养。这种双重能力使其成为连接经典食物链和微生物环的关键节点，对海洋碳循环有着潜在的重要影响。
尽管已知混合营养能帮助藻类在营养或光照限制下更好地存活，但一个关键的科学问题尚未得到充分解答：环境中易于获取的溶解有机碳（DOC）资源，是否会影响到藻类“捕食”细菌的积极性？换句话说，当“外卖”（溶解的有机物）唾手可得时，藻类还会费力去“打猎”（吞噬细菌）吗？这涉及到不同营养策略之间的资源分配与权衡，是理解藻类营养可塑性及其在生态系统功能中作用的核心。为了揭开这个谜题，研究人员在《Microbial Ecology》上发表了一项研究，系统地探讨了不同DOC水平下，塔胞藻的渗透营养与吞噬营养活动是如何互作的。
为了回答上述问题，研究团队主要采用了以下关键技术方法：利用荧光标记细菌（FLB）对活的塔胞藻细胞的细菌摄取速率进行直接定量，以精确评估其摄食响应；通过碳利用实验，测定塔胞藻对多种有机底物的同化能力，以评估其渗透营养潜力；在严格控制的低光和黑暗条件下，设置不同浓度梯度的葡萄糖（作为代表性DOC，浓度为0.1、1和10 g L-1）培养塔胞藻，系统研究DOC可利用性对其吞噬细菌行为的影响。
碳利用特征表明其对多种有机底物具有同化能力
研究人员首先评估了塔胞藻的渗透营养潜力。碳利用实验结果显示，塔胞藻能够同化多种有机底物，展现出广泛的异养代谢能力。值得注意的是，在低光条件下，葡萄糖被优先利用。这一发现为后续研究葡萄糖浓度如何影响其吞噬行为奠定了基础，表明葡萄糖是其有效的一种替代碳源。
溶解有机碳（葡萄糖）浓度升高显著抑制细菌摄取
这是本研究最核心的发现。通过荧光标记细菌（FLB）定量，研究人员精确测量了在不同葡萄糖浓度下塔胞藻的细菌摄取速率。结果表明，无论在低光还是黑暗条件下，增加葡萄糖浓度都对其吞噬活动产生了强烈的抑制作用。在低光条件下，当葡萄糖浓度从低水平增加到10 g L-1时，细菌摄取速率从每个藻细胞每小时2.34个细菌急剧下降至0.17个细菌。在完全黑暗的条件下，也观察到了类似的抑制趋势，摄取速率从1.48个细菌/细胞/小时降至0.16个细菌/细胞/小时。这一梯度式的抑制效应清晰地证明，DOC的可利用性是调控塔胞藻吞噬作用的直接环境因子。
研究结论与讨论
本研究通过系统的实验证实，溶解有机碳（DOC）的可利用性直接调控海洋绿藻塔胞藻的吞噬作用。随着环境中易于同化的DOC（如葡萄糖）浓度升高，藻类摄取细菌的速率显著下降。这揭示了一种关键的生态权衡：在渗透营养（吸收溶解有机物）和吞噬营养（摄食颗粒物）这两种营养策略之间，塔胞藻会根据环境资源的可用性进行灵活的资源配置。当溶解性“快餐”充足时，它们会减少消耗更大的能量去“捕猎”细菌。
这一发现具有多重重要意义。首先，它细化了当前对藻类混合营养的理解框架，强调了在评估藻类营养策略时，不能孤立地看待其某种能力，而必须考虑多种营养方式之间的相互作用。其次，它凸显了海洋浮游植物的营养可塑性。塔胞藻能够根据DOC浓度的变化，动态调整其营养模式，这种可塑性是其在多变海洋环境中成功生存和竞争的关键。最后，这项研究深化了我们对微生物食物网中碳流途径的认识。DOC的可利用性不仅直接影响异养细菌的生长，还能通过调控混合营养型浮游植物的摄食行为，间接影响细菌种群数量，从而重塑碳从溶解态向更高营养级传递的路径与效率。因此，在构建海洋碳循环模型时，必须充分考虑混合营养型生物这种受资源调节的营养策略切换，才能更准确地预测海洋生态系统的功能和全球碳通量。
