厦门大学海洋生物地球化学全国重点实验室、海洋与地球学院高光教授团队在海洋热浪影响赤潮产毒微藻与养殖大型海藻种间互作机制方面取得新进展，相关成果以“Marine heatwaves intensify competition between toxigenic microalgae and cultured macroalgae”为题，发表于期刊Journal of Plant Ecology。
本研究通过模拟海洋热浪全周期实验发现，常温下龙须菜可显著抑制产毒赤潮微藻—赤潮异弯藻的生长，而海洋热浪会增强赤潮微藻毒性、抑制龙须菜生长与恢复，提示气候变化背景下大型海藻养殖面临更高生态风险。
图1. 海洋热浪不同阶段龙须菜与赤潮异弯藻相互作用机制示意图
研究背景
有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）严重威胁近岸海洋生态系统，养殖大型海藻可通过营养竞争与化感作用有效抑制有害藻华。全球频发的海洋热浪（Marine Heatwaves, MHWs）正深刻改变海洋生态过程，但目前对其如何调控产毒微藻与大型海藻的种间互作机制仍不清楚。
研究结果
本研究以我国近海常见产毒赤潮藻—赤潮异弯藻和近海广泛养殖的大型红藻—龙须菜为研究对象，构建了单培养及共培养系统，模拟了海洋热浪完整周期（升温期、维持期、消退期、恢复期），比较分析了两种藻在热浪全周期的生理响应、微藻溶血活性及大藻代谢组变化，旨在揭示极端气候事件背景下两者互作与竞争机制。
结果表明，共培养总体上降低了赤潮异弯藻和龙须菜的相对生长速率（RGR），表明二者存在显著的种间相互抑制。在热浪维持期，共培养叠加热浪处理进一步抑制了赤潮异弯藻的生长，但GAMM模型分析显示，该抑制效应在恢复期减弱，赤潮异弯藻生长甚至反超对照组，显示了其强健的韧性与恢复能力。对于龙须菜而言，热浪对其（无论单培养或共培养）负面影响均随时间推移不断加剧，并一直持续至恢复期结束，表明其韧性和恢复能力较弱。因此，热浪对赤潮异弯藻和龙须菜均产生负面效应，但在热浪结束后赤潮异弯藻显示出更强的恢复能力（图2）。
图2. 不同处理下赤潮异弯藻和龙须菜的生长响应。（a）赤潮异弯藻和（b）龙须菜的相对生长率（RGR）；基于GAMM分析，各处理组相对于对照组对RGR的归一化效应；（c）赤潮异弯藻，（d）龙须菜
热浪与共培养显著提高赤潮异弯藻的溶血活性。在热浪升温期（第6天），热浪与共培养均显著提高了溶血活性，且共培养叠加热浪的提升幅度最大。热浪维持一周后（第12天），热浪处理并未削减微藻毒性，其溶血活性仍维持高位，热浪加共培养处理更是促使其达到峰值。这表明，热浪与龙须菜的种间竞争的双重压力对增强微藻毒性有促进作用，且该效应呈现出显著的持久性，可能增强其种间竞争能力（图3）。
图3. 不同处理下赤潮异弯藻的溶血活性。（a）不同处理下溶血活性变化情况。其中“ND”表示由于赤潮异弯藻细胞密度过低而未检测到活性；（b）不同实验条件下赤潮异弯藻溶血活性作用示意图
热浪与微藻复合胁迫从能量供应、遗传物质合成及膜结构维持三个维度，对龙须菜的生理代谢造成了系统性抑制。其基础能量生成严重受阻，主要表现为糖酵解途径与三羧酸（TCA）循环显著下调；核苷酸代谢亦显著受限，嘌呤与嘧啶代谢途径整体下调，影响核酸的正常合成；细胞膜脂合成大幅降低，脂肪酸及甘油磷脂等相关代谢通路被抑制，表明其细胞膜结构的稳定性遭到破坏，这可能导致其体内化感物质（α-亚麻酸、亚油酸等）的快速释放，从而加强对赤潮异弯藻的抑制（图4）。
图4. 热浪期间龙须菜的代谢响应。（a）脂肪酸、氨基酸、三羧酸循环等关键代谢通路；（b）核苷酸代谢通路的变化情况
研究意义与展望
本研究揭示了海洋热浪会加剧赤潮异弯藻毒性和龙须菜的种间竞争，其机制与热浪增强赤潮异弯藻毒性和龙须菜体内化感物质的释放密切相关。相较于龙须菜，赤潮异弯藻对热浪具有更强的韧性与恢复能力。研究结果为气候极端事件频发背景下藻类的种间竞争机制提供了新认知，揭示了海洋热浪耦合有害藻华对水产养殖构成的潜在生态风险。
研究团队及资助
该论文的第一作者为厦门大学2025级博士研究生熊永龙，通讯作者为厦门大学高光教授，共同作者还包括美国南加州大学Fei-Xue Fu教授和David A Hutchins教授，厦门大学2024级博士研究生葛荆柯，2022级本科生罗李雪和2023级本科生温佳颖。该研究获得“海洋十年”中国行动国际合作种子基金重点项目（GHZZ3702840002024020000020）、自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室开放基金（MESTA-2024-A001）等资助。
论文来源及链接
Yonglong Xiong, Jingke Ge, Fei-Xue Fu, David A. Hutchins, Lixue Luo, Jiaying Wen, Guang Gao. 2026. Marine heatwaves intensify competition between toxigenic microalgae and cultured macroalgae. Journal of Plant Ecology, rtag108.
https://doi.org/10.1093/jpe/rtag108
供稿 | 高光教授团队
编辑 | 房月 苏颖
排版 | 陈蕾
审核 | 林昕 曹知勉
