近日，5123导航高坤山教授为通讯作者、博士生姜孝文为第一作者以“Nitrogen-limitation exacerbates the impact of ultraviolet radiation on the coccolithophore Gephyrocapsa oceanica”为题在Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology (IF 6.252/Q1）发表最新研究成果，阐明了降低硝氮会加剧紫外辐射（UVR）对颗石藻生长、光合作用及UV保护机制等的抑制。

海洋上部混合层内的浮游植物利用可见光（PAR）进行固碳时会受到UVR的影响，颗石藻类在不同海域会经受大幅度营养盐的变化。已知低、中程度的UVR可提升近海浮游藻类光合固碳与颗石藻类的钙化量。然而，营养盐限制与UVR对颗石藻复合效应方面尚缺少系统性认知。本研究通过在不同硝氮浓度与UVR条件下半连续培养一种典型颗石藻—大洋桥石藻（Gephyrocapsa oceanica）12-15代，揭示了其生理生化过程对氮限制与UVR的响应。

研究发现，在氮充足的条件下，与PAR-only处理相比，UVR降低了G. oceanica约7%的生长速率；而在氮限制的条件下，UVR加剧了对其生长的抑制，抑制率高达80%（相比单独UVR或者氮限制条件下的抑制率分别增加了58%和22%）。为抵御UVR胁迫，氮充足条件下生长的藻细胞增加了光保护色素和紫外线吸收物质（UVACs）的合成；而在氮限制条件下，细胞优先保证了叶绿素a的合成以捕获光能，从而不能合成足够的UVACs，致使UVR对生长和光合的抑制率增大，并最终导致细胞死亡（死亡率高达100%）。

另外，氮限制与UVR协同降低了细胞颗粒有机碳（POC）的含量及其颗粒无机碳（PIC）的生产。据此推测，表层海洋氮限制加剧与UVR暴露量增大（混合层变浅所致）会危及颗石藻类的生存，降低其 POC向深海的输出通量。

Fig. Contents of UV-absorbing compounds (UVACs) normalized to (a) Chl a content and (b) POC content in G. oceanica for PAR and +UVR cultures under different nitrate conditions. Values are the mean ± SD of four replicates. Different letters indicate significant differences among treatments (p < 0.05).

博士生姜孝文为论文第一作者，高坤山教授为通讯作者，美国南加州大学David A. Hutchins 教授以及福建师范大学张勇副教授为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(41720104005, 41890803, 41721005)的资助。

论文来源：

Jiang X., Zhang Y., Hutchins D.A., Gao K.*, 2021. Nitrogen-limitation exacerbates the impact of ultraviolet radiation on the coccolithophore Gephyrocapsa oceanica. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 10.1016/j.jphotobiol.2021.112368

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1011134421002475

供稿：高坤山教授团队