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海洋酸化状态下颗石藻生长1000代过程中的进化学响应
发布日期:2018-6-1      浏览次数:2481

 

近日,高坤山教授课题组在Global Change Biology上发表题为“Adaptive evolution in the coccolithophore Gephyrocapsa oceanica following 1000 generations of selection under elevated CO2的研究论文,探讨了颗石藻对海洋酸化的进化学响应。

该研究以微型钙化藻类、大洋球石藻(Gephyrocapsa oceanica)为研究对象,通过半连续培养控制碳酸盐化学条件,将其分别在海洋酸化(pHt 7.7, 1000 μatm pCO2)和当前CO2pHt 8.02, 400 μatm pCO2)条件下培养约1000代(700天)。受酸化的影响,颗石藻细胞钙化量减少,且减少幅度随着代数增加不断增大。当把长期适应高CO2的细胞转移到低CO2下适应89代后,钙化量及其它相关生理参数没有变化,显示了其不可逆转的进化学响应。然而,把当今CO2浓度下长期生长的细胞转移到高CO2后,钙化和生长速率都明显降低。该结果表明,大洋球石藻受酸化的影响,在长期适应过程中具备了不可逆转的进化学特征。

迄今国内外学者按照欧盟海洋酸化研究指南(Guide to Best Practices for Ocean Acidification Research and Data Reporting, 2011)探讨酸化效应;通常让浮游植物适应酸化条件8-20代(约1-2周的时间),探讨其生理、生化及分子生物学等种种响应。然而,微型生物生长速率快,长期(>500代)响应环境变化过程中会产生进化学响应(例如:Nat Comm 2015/ nc omms9155) 。该研究历时约两年,期间连续控制各重复培养系列中的碳酸盐化学条件及营养盐水平,跟踪测定了种种生理与生化参数,发现长期酸化影响下钙化量的下降幅度远远大于短期酸化条件下的,且该效应不可塑(不可逆转)。该研究结果反映,海洋酸化减少颗石藻类的钙化量,降低其生长速率,影响颗石藻类碳汇(光合)与碳源(钙化)过程在海洋碳循环中的作用。

 图解:长期适应酸化1000代后,颗石藻钙化作用途径被下调,即使转移到非酸化环境被下调的钙化作用也不可逆转,显示了进化学响应。PIC:颗粒无机碳;POC:颗粒有机碳。

 

该文章第一作者为2014级博士生佟善英,通讯作者为高坤山教授。

Reference: Shanying Tong, Kunshan Gao, David A. Hutchins. Adaptive evolution in the coccolithophore Gephyrocapsa oceanica following 1,000 generations of selection under elevated CO2. Global Change Biology. Doi: 10.1111/gcb.14065

文章链接:http://mel.xmu.edu.cn/upload_paper/201803021040439305.pdf