藍(lán)藻水華是世界范圍內(nèi)的重大水環(huán)境問題之一，其在水體中的頻繁暴發(fā)，會(huì)引起水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的失衡，制約湖泊水資源的可利用性，危害水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)與人類健康，極大地制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。過量的氮磷營養(yǎng)鹽是水華暴發(fā)的主要影響因素，削減營養(yǎng)鹽在湖泊富營養(yǎng)化治理和藍(lán)藻水華防控中發(fā)揮重要作用。但是，早期廣泛采用的單獨(dú)控磷的策略卻并未達(dá)到預(yù)期的抑制藻類生長的效果。前期研究表明，在磷限制條件下，過量的氮在藍(lán)藻水華的維持中發(fā)揮著重要作用，其分子機(jī)制卻仍不清楚。

近期，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所與中南大學(xué)、中國科學(xué)院水生生物研究所合作，以水華藍(lán)藻銅綠微囊藻為研究對(duì)象的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，在長期磷饑餓條件下，藻細(xì)胞內(nèi)氮代謝和核糖體生物合成兩個(gè)路徑變化最為顯著。磷饑餓條件下，氮代謝關(guān)鍵通路—谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶循環(huán)以及氮吸收轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因表達(dá)量均顯著下調(diào)，胞內(nèi)氮儲(chǔ)備藻藍(lán)蛋白的含量也顯著下降，表明長期磷饑餓的微囊藻細(xì)胞也遭受著氮限制。進(jìn)一步研究表明，與磷充足條件相比，磷饑餓條件下，微囊藻氮代謝相關(guān)基因?qū)Σ煌瑵舛鹊捻憫?yīng)有限，但高氮濃度有利于緩解磷饑餓微囊藻細(xì)胞內(nèi)的氮限制。該研究結(jié)果有利于深化對(duì)磷饑餓條件下微囊藻細(xì)胞生存策略以及氮磷相互影響的認(rèn)識(shí)，為富營養(yǎng)化水體中營養(yǎng)鹽控制和藍(lán)藻水華防控提供重要參考依據(jù)。

上述研究成果以《Changes in nitrogen metabolism of phosphorus-starved bloom-forming cyanobacteriumMicrocystis aeruginosa: Implications for nutrient management 》為題，發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域知名期刊Science of the Total Environment（IF=9.8, JCR 1區(qū)）上，文章鏈接為https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166832。中國水產(chǎn)科學(xué)研究院湖庫增殖漁業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員魏念助理研究員與中南大學(xué)碩士研究生陳愛發(fā)為論文共同第一作者，中南大學(xué)李杰副教授和中國科學(xué)院水生生物研究所賈云璐副研究員為共同通訊作者，長江所為第一單位。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金國際（地區(qū)）合作研究與交流項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目等項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)資助。

磷限制微囊藻細(xì)胞內(nèi)氮代謝相關(guān)路徑對(duì)不同氮濃度的響應(yīng)