海洋酸化下硅藻的生理响应：pCO2与pH的单独效应

Figure1. The specific growth rate of the diatoms Thalassiosira pseudonana (a), Phaeodactylum tricornutum (b), and Chaetoceros muelleri (c) grown under ambient (pCO2 400 μatm, pH 8.1), carbonated (pCO2 800 μatm, pH 8.1), acidified (pCO2 400 μatm, pH 7.8), and OA (pCO2 800 μatm, pH 7.8) conditions. The data show means + SD (n = 3). Different letters in superscript indicate significant differences (p < 0.05) among treatments (one-way ANOVA followed by Tukey post hoc tests).

Figure 2. Schematic representation of different responses to OA of photosynthetic C fixation, Ci uptake, respiration, CCM, and intracellular pH in the diatoms Thalassiosira pseudonana, Phaeodactylum tricornutum, and Chaetoceros muelleri.

论文来源：Dalin Shi, Haizheng Hong, Xi Su, Lirong Liao, Siwei Chang, Wenfang Lin. The physiological response of marine diatoms to ocean acidification: differential roles of seawater pCO2 and pH. Journal of Phycology. 2019, doi:10.1111/jpy.12855.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jpy.12855.

选取三种不同类型硅藻—威氏海链藻（Thalassiosira pseudonana）、三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）以及牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri），进行四个环境条件下的长期驯化，即正常环境（Ambient, pCO2 400 μatm, pH 8.1）、高CO2（Carbonated, pCO2 800 μatm, pH 8.1）、低pH（Acidified, pCO2 400 μatm, pH 7.8）以及海洋酸化（OA, pCO2 800 μatm, pH 7.8），旨在区分pCO2 和 pH改变对硅藻生长及生理的不同影响以及综合效应。

结果表明，pCO2的增加均导致三株硅藻CCMs的下调，但pCO2的增加仅对C. muelleri的固碳速率有较明显的促进作用，这可能是由于C. muelleri的RubisCO对CO2的亲和力较T. pseudonana与 P. tricornutum低。相较pCO2的增加，pH下降则更显著的促进了三种硅藻固碳速率的增加；同时以CO2为无机碳源的比例也增加。因以CO2为无机碳源的能量需求较低，低pH导致的以CO2为无机碳源的比例增加将使硅藻能量需求降低，有利于硅藻的固碳。在维持胞内pH稳定方面，在低pH条件下T. pseudonana通过增强呼吸作用产生更多的能量，用于维持胞内pH稳定,因此，虽然T. pseudonana的固碳速率在低pH下增强了，但海洋酸化对其生长的净效应为无影响。不同于T. pseudonana，P. tricornutum与C. muelleri在酸化条件下保持呼吸速率不变，胞内pH随着环境pH降低而降低因此，海洋酸化对P. tricornutum与C. muelleri生长的净效应为正。

 由此可见，高CO2浓度下CCMs下调所节省的能量用于生长并不总是海洋酸化促进硅藻生长的主要原因，pH的降低也是很重要的一方面原因。由于不同硅藻对pCO2与pH响应不同，因此有必要深入探究pCO2增加与pH下降对海洋生态系统优势藻种的影响，以便更好的预测未来海洋酸化对浮游植物群落以及初级生产力的影响。