摘要
颗石藻是在全球海洋中分布广泛的单细胞浮游植物，在碳循环方面发挥生物泵(biological pump,BP)和碳酸盐反向泵(carbonate counter pump,CCP)的双重功能。全球变暖导致的海水分层加剧进一步限制上升流养分供应，降低上层海洋中的营养盐浓度。相反，在沿海海区富营养化成为世界性问题，过量的氮输入是大多数沿海生态系统富营养化的主要原因。以往研究表明，氮浓度变化会影响颗石藻细胞的碳含量。然而，氮代谢变化对颗石藻碳积累的影响多从生理角度研究讨论，结合转录水平深入讨论其机制较为少见。 本研究选取了两株不同钙化程度的Emiliania huxleyi(BOF-92和RCC1266)作为研究对象，探究了不同氮浓度下(5 μmol/L,100 μmol/L和1000μmol/L)藻细胞的生理和分子反应。在生理实验中，发现氮限制(5 μmol/L)条件虽然抑制细胞生长，降低色素含量，但能维持颗粒有机碳和有机氮含量的同时，促进细胞颗粒无机碳的积累，加快细胞沉降速率;而高浓度氮(1000μmol/L)对E.huxley的生长无显著影响。从转录水平分析氮浓度变化对细胞碳累积影响的作用机制。在转录水平上，两株藻均对氮限制条件更为敏感，且氮限制下RCC1266比BOF-92有更丰富的响应，拥有更多的差异表达基因。氮限制下，密切的碳氮偶联是无机碳累积的关键。细胞通过增强磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶介导的固碳保证碳供应;通过抑制脂类合成、促进糖酵解和三羧酸循环，将更多的碳用于底物磷酸化，从而保证钙化反应的能量供应;通过增强钙离子和碳酸氢根离子的转运合成蛋白来提高钙化反应的底物供应效率。 本研究通过对E. huxleyi的培养实验，探究三种氮浓度下颗石藻的生理响应及分子机制，进一步完善不同氮浓度梯度下颗石藻转录表达数据，并讨论了氮代谢变化对碳积累的影响机制。
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