棕囊藻是一种有溶血性毒素的浮游藻类，在全球海洋中广泛分布。在特定条件下，棕囊藻大量繁殖形成赤潮，球形棕囊藻形成的赤潮是此类藻赤潮分布最广泛类型，伴随着囊体和泡沫，在热带、亚热带和温带近海海域频繁发生，会引起鱼类死亡、水质污染、严重影响海洋生态环境和景观。球形棕囊藻赤潮发生时，其形成的大至数厘米的多细胞共生的囊体，还会堵塞沿岸核电站冷源用水供应，从而影响其安全运行。

棕囊藻又是二甲巯基丙酸内盐（DMSP）的重要生产者，对地球生态系统的碳、硫循环，以及全球气候变化产生重要影响。科学家对棕囊藻的研究迄今已有一百多年，但对其在海洋生态系统中如何取得优势，并发展成赤潮的机制尚知之甚少。

海洋表层营养盐相对贫瘠，底层营养盐则较为丰富。由于受到光的限制，大部分浮游植物只能在海水上层、光照充足的地方生存，而无法利用底层的营养盐。野外调查却发现球形棕囊藻在海洋的表层和300米深的弱光层均有分布。这一现象表明球形棕囊藻对光和营养盐的利用可能有特殊的生理生态学机制。

我校林学院博士研究生庄军莲在导师曹坤芳教授和广西科学院陆家昌副研究员的联合指导下，从球形棕囊藻具有单倍体和二倍体可变的生活史出发，模拟海洋底层弱光和中、上层光照，在营养充足的条件下，比较不同倍性球形棕囊藻细胞生长、抗氧化酶活性、光合色素和光保护色素以及光系统II最大光合效率等方面的差异。发现在营养盐充足条件下，球形棕囊藻单倍体和二倍体细胞均对低光照条件具有适应能力。但是，单倍体细胞却对底层的极端低光环境适应性更好，在这样条件下单倍体光系统II的光合学效率最高，光合色素含量增高，光保护色素含量降低，细胞增殖多。而二倍体在海洋上层水体的光照条件下生长得最好，并且形成更多囊体（单倍体细胞不形成囊体）。在不同的光照下，单倍体比二倍体都具有更高的光合色素和光保护色素含量。研究结果揭示了球形棕囊藻双重倍性的生活史在营养盐和光利用方面的优势，对于了解球形棕囊藻的低光照适应性及其形成的赤潮防治具有重要参考意义。

相关研究结果于近日发表在海洋学领域国际主流期刊Frontiers in Marine Science。相关论文信息：10.3389/fmars.2022.902330