浮游植物是海洋初级生产力的重要贡献者，也是元素生物地球化学循环不可或缺的承载者。硅藻约占海洋初级生产力的40%，元素富集特征明显，其应对 CO2水平升高的代谢变化势必对海洋生态系统元素生物地球化学循环产生重要影响（eg. Zhanget al., Journal of Hazardous Materials, 2020）。

图1. 海洋砷元素生物地化循环示意图

海洋试点国家实验室海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室、中国水产科学研究院黄海水产研究所叶乃好研究员团队及其合作者，采用多学科交叉技术手段，从不同时空角度探究了三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）、假微型海链藻（Thalassiosira pseudonana）和牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）三种典型浮游硅藻对砷的耐受能力和代谢调控机制。结果发现大气中CO2升高引起的海水酸化显著降低了硅藻砷富集和食物网传递能力，硅藻砷累积效率显著降低，在食物链中对砷的传递作用亦显著下降；酸化加快了胞内砷的隔离和外排进程，从而增强了硅藻砷耐受性。研究成果解析了酸化条件下硅藻砷应答和解毒分子机制，为系统认知气候变化下海洋生物砷代谢机制奠定基础，也为评估未来海洋生态系统砷生物地球化学循环的演变趋势与生态效应提供理论依据。

图2. 海水酸化和砷胁迫对硅藻碳利用效率的影响

报道该成果的论文近日在Nature旗下期刊The ISME Journal在线发表。论文第一作者为海洋渔业科学与食物产出过程功能实验室成员徐东副研究员，叶乃好研究员为通讯作者。此项研究获得国家重点研发计划、海洋试点国家实验室、“万人计划”和山东省泰山学者特聘专家等项目的资助。

图3. 长期酸化条件下硅藻无机砷代谢调控机制

论文信息：Dong Xu, Charlotte-Elisa Schaum, Bin Li, Yanan Chen, Shanying Tong, Fei-Xue Fu, David A. Hutchins, Xiaowen Zhang, Xiao Fan, Wentao Han, Yitao Wang, Naihao Ye. Acclimation and adaptation to elevatedpCO2increase arsenic resilience in marine diatoms [J]. The ISME Journal, https://doi.org/10.1038/s41396-020-00873-y.

原文链接： https://www.nature.com/articles/s41396-020-00873-y