《Journal of Phycology》：Giant kelp (Macrocystis pyrifera) gametophytes grow endophytically in red macroalgae: Implications for kelp restoration
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自20世纪70年代以来，由于气候变化，澳大利亚的巨藻（Macrocystis pyrifera）林减少了95%。尽管恢复工作不断扩大，但长期恢复仍然缺乏。影响微观配子体阶段补充的因素可能是支撑M. pyrifera成功恢复和复育的关键机制。在北半球，海藻配子体
自20世纪70年代以来，由于气候变化，澳大利亚的巨藻（Macrocystis pyrifera）林减少了95%。尽管恢复工作不断扩大，但长期恢复仍然缺乏。影响微观配子体阶段补充的因素可能是支撑M. pyrifera成功恢复和复育的关键机制。在北半球，海藻配子体在红藻中附生和内生生长，可能构成海藻配子体补充的重要“繁殖体库”。研究人员的目标是确定M. pyrifera的补充是否依赖于澳大利亚塔斯马尼亚礁石上林下红藻中的内生或附生配子体生长。研究人员首先检查了塔斯马尼亚海藻林下林下藻类的组成和生物量。然后，研究人员测试了M. pyrifera配子体是否在13种常见红藻宿主内附生或内生定位。使用M. pyrifera引物的数字聚合酶链反应（dPCR）在8种红藻（Ballia callitricha、Gloiocladia halymenioides、Halopeltis australis、Phacelocarpus pepperocarpos、Plocamium angustum、Plocamium dilatatumi、Ptilonia australasica和Ptilonia subulifera）中检测到M. pyrifera配子体，其中Ballia callitricha是最常见的宿主（阳性检出率66.7%）。通过消毒宿主组织表面，M. pyrifera DNA的检测与海藻配子体在红藻宿主内的内生发生一致，但并未排除其也可能附生生活的可能性。这些结果表明，红藻可能为M. pyrifera配子体提供重要的繁殖体库，维持健康的林下藻类群落可能有助于M. pyrifera的恢复和复育工作。
**论文解读：巨藻配子体在红藻中的内生生长及其对海藻恢复的启示**
**研究背景与问题**
巨藻（*Macrocystis pyrifera*）是温带海洋中重要的基础物种，形成覆盖世界约三分之一海岸线的海藻林，为海洋生物提供栖息地、食物并支持丰富的底栖和浮游群落。然而，自20世纪70年代以来，因气候变化（如海洋变暖、海洋热浪、营养盐变化及植食性动物过度啃食），澳大利亚的巨藻林面积减少了95%，导致其被列为“受威胁生态群落”。尽管全球范围内海藻恢复与复育工作日益增多，但仅靠移植成体孢子体或投放附着基质的主动恢复方法，仍难以实现长期自我维持。海藻生活史中的微观配子体阶段对补充和恢复至关重要，但有关其自然栖息地中宿主基质及繁殖体库（propagule bank）持久性的认知尚存关键空白。在北半球，已有研究观察到海藻配子体可内生或附生于红藻（Rhodophyta）细胞壁内，形成潜在繁殖体库，但南半球尚无类似探索。塔斯马尼亚的巨藻林林下红藻多样性高、覆盖度大，而一旦巨藻林被小型柄状海藻（如*Ecklonia radiata*）替代，林下叶状藻类减少、结壳藻类增多，这引发了对巨藻繁殖体库潜力的疑问。因此，研究人员旨在利用高灵敏度数字PCR（dPCR）技术，检测塔斯马尼亚四个样点（两个现存巨藻林、两个历史上有巨藻现被*E. radiata*主导的位点）中红藻宿主是否携带巨藻配子体，并分析林下藻类组成差异，以评估红藻作为巨藻繁殖体库的潜力，为海藻恢复提供理论依据。该论文发表在《Journal of Phycology》。
**关键技术与方法**
研究人员于2024年4-5月在澳大利亚塔斯马尼亚选取四个样点：Actaeon Island和Sisters Bay（现存巨藻林），Fortescue Bay和Bicheno（目前由*E. radiata*主导，历史上曾有巨藻）。通过潜水员在每样点放置6个0.25 m2样方，收集所有叶状和肉质林下藻类，记录鲜重以分析组成与生物量。针对13种常见红藻，每物种取两个个体，每个个体取两个约20 cm2样本，分别进行“清洁处理”（擦拭、刮除、碘液浸泡以去除表面附生DNA）和“未清洁处理”（仅海水冲洗），以区分内生与附生配子体。采用乙醇沉淀法提取DNA，利用数字PCR（dPCR）技术，使用巨藻特异性引物（mpy_F3_166/mpy_R3_166）进行检测，并设置阳性和阴性对照。部分阳性样本通过Sanger测序验证。统计分析使用嵌套方差分析（ANOVA）、非度量多维尺度分析（NMDS）和置换多元方差分析（PERMANOVA）。
**研究结果**
**1. 巨藻 vs. *Ecklonia radiata* 林下藻类的相对丰度**
共记录19种叶状和肉质林下藻类。巨藻林下藻类生物量显著高于*E. radiata*林（303±33 vs. 142±21 g·0.25 m?2，p<0.001）。NMDS显示两种冠层类型下林下物种组成显著分离（PERMANOVA，p=0.001）。*Halopeltis australis*、*Plocamium dilatatum*和*Sonderophycus coriaceus*是主要贡献物种：巨藻林下以*P. dilatatum*和*H. australis*占优，而*E. radiata*林下以*S. coriaceus*占优。
**2. 巨藻配子体在红藻中的检测**
dPCR检测发现，在13种红藻中，8种检测到巨藻DNA：*Ballia callitricha*（阳性率66.7%）、*Halopeltis australis*（50.0%）、*Ptilonia subulifera*（33.3%）、*Gloiocladia halymenioides*（25.0%）、*Ptilonia australasica*（23.1%）、*Plocamium dilatatum*（16.7%）、*Plocamium angustum*（12.5%）和*Phacelocarpus peperocarpos*（6.3%）。*Callophyllis lambertii*、*Delisea pulchra*、*Plocamium leptophyllum*、*P. mertensii*和*Sonderophycus coriaceus*未检出。在巨藻冠层位点，21.1%样品阳性；在*E. radiata*位点，12.5%阳性，但无显著差异（p=0.331）。清洁与未清洁处理间阳性率无显著差异（p=0.814），表明检测到的DNA主要来自内生配子体。
**研究结论与意义**
讨论部分指出，巨藻DNA在分支丝状红藻*Ballia callitricha*中检出率最高，这与北半球观察一致——形态相似的丝状红藻（如*Pleonosporium vancouverianum*）是海藻配子体的主要宿主。而厚革质种（如*Sonderophycus coriaceus*）和具化学防御的*Delisea pulchra*未检出，提示宿主形态和化学防御可能影响配子体定殖。清洁与未清洁处理相似检出率支持内生生长为主，可能为配子体提供庇护（免受啃食、沉积物掩埋等）。尤其值得注意的是，在Bicheno位点（巨藻林已消失30余年）仍检出巨藻配子体，可能源于漂浮的巨藻孢子体释放孢子，但位点检出率低于现存巨藻林位点，且缺乏孢子体。此外，巨藻林下红藻生物量更高，且优势宿主物种（如*Ballia callitricha*）更丰富，表明林下藻类组成影响繁殖体库效率；而*E. radiata*林下以厚革质种为主，可能降低繁殖体库潜力。因此，红藻可能为巨藻配子体提供重要的繁殖体库，维持健康的林下藻类群落有助于巨藻恢复。研究结论部分翻译如下：本研究表明，在澳大利亚塔斯马尼亚，红藻可能为巨藻（*Macrocystis pyrifera*）配子体形成繁殖体库，且这些微观配子体可能具有偏好宿主红藻物种。研究还发现，存在巨藻种群的位点红藻丰度更高。更多红藻（尤其是偏好宿主物种）可能增加配子体繁殖体库的潜力，更多的繁殖体库意味着更多处于静息状态的配子体，随时准备在条件适宜时生长。因此，红藻可能是自我维持的巨藻种群的重要组成部分，并对主动恢复工作具有重要意义。
