转自：中国科学院东北地理所
蓝藻水华能带来环境污染、水质安全、景观破坏等多方面问题，是威胁淡水生态系统功能的重要因素，也是全球性水生态环境问题。蓝藻对低温和黑暗环境具有一定的适应性，在冬季下沉至沉积物中休眠，并在温暖季节随着气温升高而迅速繁殖，因此蓝藻水华通常呈现明显的季节性特征。然而，目前关于蓝藻在冬季休眠后随环境温度上升的动态复苏过程、藻毒素生成与释放特征，以及生物信号调控机制等科学问题的认识仍显不足，限制了季节性蓝藻控制策略的科学制定。
为探索上述科学问题，中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境污染与防治研究团队以最为常见的有毒蓝藻—铜绿微囊藻（M.aeruginosa）为研究对象，模拟研究了藻体在越冬休眠后随环境温度升高的动态复苏过程。研究结果表明，随环境温度的逐步上升，越冬（4℃低温及黑暗条件下休眠12天后，由10℃逐步上升至25℃）和非越冬处理组（直接由10℃上升至25℃）的藻密度均呈先下降（10-15℃区间）后上升（15-25℃区间）的变化趋势。在整个培养期间，越冬处理组的藻密度始终低于非越冬处理组，当培养实验结束时，越冬处理组的藻密度相较于非越冬处理组降低了55.6%。在环境温度为10-15℃区间时，越冬处理抑制了藻体光合效率和微囊藻毒素（MC-LR）的产生，激活了抗氧化系统，破坏了细胞超微结构，导致部分细胞死亡；随着环境温度上升至20-25℃区间，藻体迅速增殖，光合效率升高，部分受损的细胞结构也逐渐恢复。基于信号通路分析得出，越冬处理下调了与光合作用、核糖体、卡尔文循环和氧化磷酸化相关的基因表达，从而阻碍了M. aeruginosa的生长和代谢能力。
图1 M. aeruginosa越冬后动态复苏过程机理框架
该研究为揭示M. aeruginosa在越冬后的动态复苏过程、藻毒素产生与释放特征等提供了实证数据。相关结果可为科学探索和制定季节性蓝藻防控策略以及早春季节水环境生态风险预测提供科学参考。
相关成果发表在《Water Research》上，由已毕业硕士研究生符晨峻（共同第一作者）、特别研究助理王鑫壹（共同第一作者）和祝惠研究员（通讯作者）等人共同完成。该研究得到国家重点研发计划项目、吉林省自然科学基金优秀青年基金、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。
论文信息及链接如下：
Fu,C.J.,Wang,X.Y.,Yu,J.,Cui,H.,Hou,S.N.,Zhu,H.*,2024. From Winter Dormancy to Spring Bloom: Regulatory Mechanisms in Microcystis aeruginosa Post-Overwintering Recovery. Water Research,122807. https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122807
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