藻類每年為地球貢獻近一半的固碳量，是海洋碳匯的重要驅動者和氣候調控者。自然環境中，藻類與細菌密不可分、關系復雜，同時，細菌對藻類的生長代謝和生態功能起著重要的調控作用。一方面，細菌可促進藻類生長，例如前期研究發現固氮細菌群落可以支持聚球藻在不添加外源營養鹽條件下長期存活，可能是寡營養大洋中驅動浮游植物固碳的重要力量；另一方面，細菌可抑制甚至殺藻，在近海富營養化水體或藻華末期，溶藻細菌常被認為是導致藻華消亡的重要因素之一，并調節海洋生物泵碳匯過程。海洋中藻菌之間的相互作用涉及成千上萬種不同分子的交流，但目前對于這些小分子及其介導的菌藻互作關系與機理了解頗少。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所海洋碳匯與能源微生物研究組，篩選到一株具有廣譜殺藻活性的海洋細菌。研究發現了該菌可通過合成并釋放新的小分子物質3,3',5,5'-四溴-2,2-聯苯二酚（簡稱4-BP）實現對硅藻、綠藻、甲藻等多種藻類的致死效應，并明確了4-BP的合成基因簇（主要包括編碼分支酸裂解酶、核黃素依賴性鹵素酶和細胞色素P450的三個基因）。進一步，該研究揭示了4-BP的殺藻機理主要是抑制藻類光合系統電子傳遞鏈中的關鍵物質—質體醌-9的合成，同時嚴重干擾其他重要代謝過程。該研究揭示4-BP的合成基因在全球海洋多種多樣的細菌中廣泛存在，是海洋中可被細菌用來抑制藻類的化學分子工具。科研人員室內模擬的藻華水體中添加4-BP后，發現了赤潮藻的光合作用被明顯抑制，有效阻止藻華暴發，證明4-BP在藻華防治方面的應用潛力，并提出了4-BP有望被開發為新型的高效除草劑（已申報專利）。
相關研究成果發表在The ISME Journal上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院青年創新促進會的支持。該工作由青島能源所與中國海洋大學合作完成。
細菌殺藻物質4-BP合成基因簇在全球海洋及多種細菌中的分布