《Science partner journal》文章：打破界限：极藻“闯入”热带缺氧海域

甲藻是海洋微生物群落的重要组成部分，贡献了全球初级生产力的很大一部分。冰川极藻（Polarella glacialis）是甲藻门、极藻属（Polarella）的唯一已知物种，一般认为该种仅生活于南北两极。然而本研究意外地发现极藻也存在于热带东太平洋缺氧海域并有活跃的基因表达，突破了其“仅限极地分布”的传统认知。研究还发现光合作用、营养吸收和应对环境胁迫相关的多种基因在极藻中均有表达，显示极藻对极端环境的强适应能力。这一发现提示在全球海洋生态与生物地球化学循环中极藻可能发挥更重要的作用，为理解气候变化背景下海洋微生物的生态功能提供了新视角。

自由生活的甲藻在海洋生态系统中的地位非常重要，但我们对它们适应特殊环境的生态策略和生物地球化学作用的了解仍然有限。本研究对东热带北太平洋（ETNP）永久性缺氧区中的多层海水样本进行宏基因组、宏转录组分析，结果发现一类仅见于极地的甲藻——极藻在热带海域具有显著活性与基因表达。系统发育分析显示，ETNP海域的极藻基因转录本与已知的冰川极藻处于同一系统发育分支，但也存在明显的遗传分化（图1），表明这些热带极藻可能代表了该属尚未命名的新种或变种。

在表层海水中极藻表现出典型的光合生物特征，RuBisCO、叶绿素结合蛋白等光合作用相关基因表达上调；而在较深的缺氧水层，极藻的应激响应基因（如DNA结合蛋白HU、热休克蛋白）、多种有机底物降解酶和高亲和营养盐转运蛋白基因仍能表达，显示出对氧化应激的适应及混合营养潜能。热图展示了极藻在不同溶氧水层的功能转变（图2）。此外，极藻表现出对氨、硝酸盐、磷酸盐、铁等多种无机营养的主动吸收能力，推测其可能在深层水体中吸收、积累营养盐，以备迁移至表层后快速生长。

本研究首次报道了活跃极藻在热带缺氧海域中的存在，揭示其具备混合营养策略以适应多样环境，突显微型真核生物在不同氧化还原条件下的生态角色。系统发育分析显示，热带极藻在系统发育树中与已知物种冰川极藻存在明显的遗传分化，提示其可能代表了该属的一个热带分化群或新演化支。研究结果不仅颠覆了极藻“极地局域分布”的传统认识，也表明极藻在低氧海区的碳氮循环中发挥的作用可能被低估。该成果为理解微藻（浮游植物）在全球变化背景下的响应机制提供了新视角，对未来海洋生物地球化学过程建模及极端环境功能基因资源的发掘具有重要的参考价值。

来源：Science partner journal