海洋所在海草應(yīng)對硫化物脅迫的響應(yīng)機制及恢復(fù)潛力研究方面取得新進展
近日,海洋所海洋牧場構(gòu)建原理與工程技術(shù)團隊在海草應(yīng)對硫化物脅迫的響應(yīng)機制及恢復(fù)潛力研究方面取得新進展,相關(guān)理論成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Plant Cell & Environment(中科院一區(qū)TOP)。
沉積物孔隙水中的硫化物,作為沉積物中硫酸鹽厭氧微生物呼吸的副產(chǎn)品,對海洋和淡水環(huán)境中的根生水生植物具有毒性。近年來,由于沉積物中硫化物濃度升高,溫帶和熱帶地區(qū)發(fā)生了多起大規(guī)模海草死亡事件。隨著富營養(yǎng)化和全球變暖的影響,預(yù)計淺海沿岸沉積物中硫化物的產(chǎn)生將增加,導(dǎo)致海草死亡現(xiàn)象將更加頻繁發(fā)生。目前,針對硫化物脅迫對海草的影響,研究主要集中在傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)方面,而對其分子層面的響應(yīng)及潛在的抗性機制研究則甚為缺乏。
本研究通過實驗室模擬和野外原位硫化物脅迫實驗,運用轉(zhuǎn)錄組、代謝組及其它生理生化技術(shù),對鰻草在硫化物脅迫下的響應(yīng)過程進行了多層面深入分析。研究結(jié)果顯示,硫化物脅迫下鰻草的光合作用在多個層面均受到顯著的負面影響,時序分析和WGCNA分析結(jié)果表明,這種影響很可能是由于卟啉和葉綠素代謝途徑受到抑制引起的。相反,硫代謝相關(guān)的幾條途徑被顯著激活,增強了鰻草組織中硫化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和亞硫酸鹽的能力,并隨后形成其他含硫化合物,從而實現(xiàn)了解毒。此外,恢復(fù)實驗表明鰻草對硫化物脅迫具有一定的恢復(fù)潛力:當及時解除硫化物脅迫后,鰻草能夠恢復(fù)正常的生長和光合作用;而長期暴露于硫化物脅迫下則會導(dǎo)致不可逆的損傷,最終導(dǎo)致植物死亡,這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了監(jiān)測和及時干預(yù)的重要性,以確保海草床的健康和穩(wěn)定。?

硫化物脅迫對鰻草的影響
(A) 硫化物脅迫下鰻草伸長長度對比圖;(B) 硫化物脅迫下鰻草光系統(tǒng)II的實際量子產(chǎn)量(Y(II))和電子傳遞速率的變化;(C)WGCNA分析得到的基因樹狀圖和模塊識別圖;(D)模塊和性狀(Fv/Fm)之間的關(guān)聯(lián)分析。?

硫化物脅迫對鰻草影響過程的示意圖
該研究不僅提供了關(guān)于海草在硫化物脅迫下的分子應(yīng)對機制的新見解,還為海草床的生態(tài)修復(fù)提供了實踐指導(dǎo),旨在應(yīng)對環(huán)境變化帶來的挑戰(zhàn),保障海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展。海洋所博士生張玉、博士后岳世棟以及中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所高亞平副研究員為論文共同第一作者,海洋所周毅研究員和張曉梅助理研究員為論文共同通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃等項目資助。
相關(guān)論文:
Zhang Yu, Yue Shidong, Gao Yaping, Zhao Peng, Liu Mingjie, Qiao Yongliang, Xu Shaochun, Gu Ruiting, Zhang Xiaomei, Zhou Yi. Insights into response of seagrass (Zostera marina) to sulfide exposure at morphological, physiochemical and molecular levels in context of coastal eutrophication and warming. Plant, Cell & Environment, 2024, 15048.
論文鏈接:
https://doi.org/10.1111/pce.15048
附件下載:
魯公網(wǎng)安備37020202001323號 | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長江東路8號 |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
