梁君荣教授团队揭示海洋硅藻休眠细胞形成的新机制

硅藻为光合自养生物，依赖光和温度进行光合作用以快速生长。然而，它们也常遭遇低温黑暗环境，如硅藻赤潮后期或遇不利环境，被迫沉入无光低温的海洋深处或海底沉积物中。研究发现，部分沉积物中的硅藻能长期存活，甚至在多年后恢复适宜环境时仍能重新生长。这可能与它们形成休眠细胞有关，但硅藻如何调整细胞进入休眠状态的具体分子机制仍不清楚。

2024年2月25日，梁君荣教授团队在New Phytologist在线发表题为Resting cell formation in the marine diatom Thalassiosira pseudonana 的研究成果。研究揭示硅藻细胞通过调整细胞代谢，改变细胞质生物物理性状和叶绿体结构，促进细胞进入休眠状态的机制。

该研究详细阐述了假微型海链藻休眠细胞形成过程中多种生理生化指标的改变，并首次确认了细胞质酸化和叶绿体结构变化是休眠细胞的重要特征。这种酸化不仅增加细胞质和叶绿体的粘度，还降低细胞代谢。研究还发现休眠细胞的形成需要能量支撑，通过抑制合成代谢和激活分解代谢得以实现。这一发现有助于理解硅藻如何适应深海或沉积物的不利环境。

研究提出，寒冷和黑暗环境导致硅藻细胞内能量大量消耗和代谢调整，造成能量不足，进而引发细胞内酸化。这种酸化促使细胞质和叶绿体粘度增加，代谢速率减缓，最终形成休眠细胞。这项研究为硅藻休眠细胞特征和形成机制提供了新认识，有助于深入理解硅藻的生态竞争优势。

厦门大学梁君荣教授及东英吉利大学Thomas Mock教授为该论文共同通讯作者，博士生王广宁，黄璐，已毕业硕士生庄姗姗，韩芳为共同第一作者。本研究得到国家自然科学基金项目（42076115 和 41576138）的资助。

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19646

（图/文 梁君荣课题组）

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