来源：加州大学                                                         发布时间：2021年4月15日

       海洋学家对海洋生物如何适应海洋中"营养压力"非常感兴趣。"营养压力"是指海洋中含量较少，却是海洋生物生长繁殖必需的物质，如氮、磷、铁等。在最近发表在《科学》杂志上的一项研究中，加州大学尔湾分校（UCI）的研究人员阐释了他们如何利用微生物基因组信息——特别是浮游植物原绿球藻基因组——作为海洋生产力的生物指示器。

       由于浮游植物数量庞大且生命周期迅速，研究人员认为，浮游植物群落组成和基因组内容的变化可以提供环境变化的早期预警，并比仅仅分析海洋物理和化学要快得多。浮游植物是海洋食物网的基础，它们负责全球多达一半的二氧化碳固定，所以这些生物的组成和分布是非常重要的。UCI的研究人员收集了世界各地海洋地区的浮游植物样本，并确定表层海洋中颗粒有机物的营养含量。

       "由于含量太低，许多氮、磷、铁等元素在海洋表层区域几乎不可能通过化学分析来检测"，研究人员称，"但量化一些浮游植物，如原绿球藻等，在负责主要营养物质吸收及其代谢方面的基因变化，可以为氮磷铁等营养限制元素的地理分布提供了一个强有力的指标。"

       作者指出，所有的原绿球藻基因组都包含一种特定的基因，这种基因可以让浮游植物直接吸收海水中无机磷酸盐。但当这种化合物供应不足时，浮游植物通过另外一种基因来适应，这种基因使细胞能够吸收溶解的有机磷。研究人员还研究了环境中不同水平的磷、铁和氮的遗传适应等其他例子，以了解浮游植物如何通过不同基因调节来适应不同环境条件。结果就形成了一幅全球营养胁迫地图。研究人员还能够识别出浮游植物经历两种或多种元素共同压力的区域，其中一种元素几乎总是氮。

       浮游植物基因型的分析在证实了其它不同技术估算的营养胁迫的生物地理格局的同时，也揭示了以前未知的营养胁迫和协同胁迫区域。在进行宏基因组分析之前，研究人员对印度洋的营养压力缺乏了解，但这项工作帮助填补了许多空白。最后，UCI地球系统科学博士后、共同第一作者Alyse Larkin说:"我们的工作重点填补了对高纬度环境、大部分太平洋和深水生态系统测量的空白。近期取得的进展激励我们去探索整个星球。"

原文链接：UCI-led study uses plankton genomes as global biosensors of ocean ecosystem stress

编译：刘晓琳