球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）最显著的特点是具有复杂的异型生活史，表现为在不同形态游离单细胞（鞭毛细胞、不动繁殖细胞和微型孢子）和凝胶状囊体细胞之间的形态转变（图1）。球形棕囊藻两种形态细胞在自然环境中共同存在，并可以被不同粒径的捕食者摄食：通常游离单细胞被原生动物（纤毛虫等）捕食，而直径为10 - 300 μm的囊体可以被浮游动物捕食。单个囊体中细胞数量从2到10,000个不等，单个囊体的碳含量约为0.3-1430 ng。球形棕囊藻的特殊性，不仅体现在其暴发赤潮时具有较高的生物量，而且由于其具有独特的生理特征影响了海洋生态系统的食物网结构。球形棕囊藻在富营养水域暴发赤潮时，细胞多以囊体的形式存在。由成千上万个细胞嵌在多糖基质中组成的囊体，使得球形棕囊藻在海洋生态系统中成功占据优势。囊体基质不仅可以帮助生活在囊体内的细胞抵御捕食者，还有利于减少细菌、病毒的侵害，增强对UVB的防护，并且增强共享光同化产物的能力。此外，囊体基质的凝胶特性还使囊体不易沉降到海底。因此，研究球形棕囊藻囊体的形成机制至关重要。

图1 球形棕囊藻生活史示意图（引自Peperzak et al., 2012）

图例：硅藻（⊩）；湍流（ε，单位：s⁻¹）；日辐照（d.i. 单位：Wh·m⁻²·d⁻¹）；待确定步骤（?）

近年对球形棕囊藻囊体形成的影响因素已有较多认识，研究发现摄食、温度、营养盐、充气、搅动等因素都会影响球形棕囊藻囊体的形成。但对其囊体形成的分子机制仍不清楚，阻碍了我们对球形棕囊藻藻华形成机制的认识。本课题组借助转录组技术，研究了球形棕囊藻囊体形成不同阶段和不同温度条件下细胞转录组的差异表达，揭示了糖胺聚糖积累在囊体形成过程中的重要作用，发现温度可通过改变细胞糖胺聚糖代谢相关过程调控囊体基质的积累（图2），影响囊体形成。本研究为阐明球形棕囊藻赤潮的形成机制和预警预报奠定了基础。

 

参考文献

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图2 球形棕囊藻囊体形成的分子机制