研究揭示硅藻適應硝酸鹽污染的新機制

家庭生活、畜牧業和化肥施用等人類活動造成的硝酸鹽污染，正威脅著海洋生態系統和凈初級生產力。作為初級生產力的主要組成部分，硅藻能夠適應高硝酸鹽環境，但其機制尚不清楚。近日，南開大學環境科學與工程學院胡獻剛團隊最新研究發現，硅藻之所以能夠適應硝酸鹽污染，是因為海洋膠體通過定向電子轉移，促進了硅藻的污染適應能力。相關成果4月18日在線發表于《環境科學與技術》上。

研究發現，在可見光照射下，從海洋膠體到硅藻的電子轉移增強了氮的吸收和同化，為硅藻適應高硝酸鹽環境提供了一條新途徑。在輻射下，海洋膠體表現出半導體特性，并能觸發自由電子和單線態氧的產生。它們還表現出電子受體和供體特性，前者比后者更強，在高氮脅迫下與胞外聚合物（EPSs）中的多糖發生反應，增強細胞的彈性和通透性，并促進氮同化和電子轉移到海洋硅藻EPSs。

進一步研究發現，電子轉移通過上調膜硝酸鹽轉運體和硝酸鹽還原酶，進而促進細胞外到細胞內的硝酸鹽轉運。陰離子轉運基因和不飽和脂肪酸的上調也有助于氮同化。科研團隊估計，膠體可以將海洋硅藻的硝酸鹽吸收效率提高10.5–82.2%。

科研團隊表示，這一發現揭示了硅藻適應硝酸鹽污染的機制，并為低成本控制海洋污染提供了方向。

電子轉移增強了硅藻的氮吸收能力  圖片來自論文

論文相關信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.2c00044