青岛能源所解锁绿潮的微生物调控机制提出微生物治理和绿潮增汇新路径

绿潮灾害目前已蔓延至全球32个国家,我国黄海也连续19年遭遇该灾害。目前已知绿潮暴发过程与机制归因于气候、环境和人类活动等多种因素,对微观尺度上与浒苔紧密关联的微生物群落的调控作用了解甚少。面对浒苔绿潮这一日益严峻的全球海洋生态灾害,建立高效防控和治理方案成为全球迫切需求。

近日,青岛能源所系统解析了绿潮并非单纯的浒苔暴发,而是气候与环境等多种驱因下,浒苔与细菌、古菌、病毒、真菌等微生物构成的“全生物体(holobiont)”动态互作的结果,阐明了微生物在浒苔绿潮发生、发展、衰退全过程中的重要调控机制以及对绿潮关联的海洋生地化循环的影响,为发展基于微生物的绿潮治理新策略以及绿潮降害增汇新路径提供了重要科学支撑。

研究团队提出绿潮是“大藻-微生物”协同作用的结果。在绿潮初期,微生物分泌的信号分子可调控浒苔游动孢子的附着、聚集与萌发,充当“生态质量检查点”,确保孢子仅在适宜环境中生长;在暴发阶段,共生微生物通过固氮作用补充氮源、降解有机磷释放磷素、分泌铁载体螯合微量元素,同时提供浒苔无法合成的维生素B6B12等关键营养,支撑浒苔爆发式增殖,而浒苔则通过释放光合有机碳反哺微生物,形成紧密的代谢耦合;在衰退阶段,杀藻菌、寄生真菌等微生物通过分泌活性物质抑制大藻光合作用,加速绿潮消亡,随后分解者菌群进一步降解藻体,参与碳、氮、磷、硫等元素的生物地球化学循环。团队同时提出了四类创新治理思路:一是靶向绿潮初期,通过干扰微生物信号分子阻断浒苔孢子附着;二是利用特异性杀藻微生物或其代谢产物,加速绿潮衰退;三是应用蒙脱石等环境友好矿物,减缓藻体被微生物快速分解的环境负面影响并增加藻体碳汇,实现降害与增汇双赢;四是通过微生物技术将大藻生物质转化为有机肥、饲料、生物燃料等高附加值产品,推动灾害资源化利用。

该研究为青岛能源所与厦门大学研究团队联合完成,成果发表于国际期刊《湖沼学和海洋学快报》Limnology and Oceanography Letters。博士生夏章义为论文第一作者,青岛能源所张永雨研究员与厦门大学焦念志院士为共同通讯作者。研究得到海洋负排放(ONCE)国际大科学计划、国家重点研发计划等项目资助。(文/图 夏章义、张增虎)

原文链接:https://doi.org/10.1002/lol2.70106.

Zhangyi Xia, Zenghu Zhang, Jiulong Zhao, Xiaojie Wang, Shanli Mou, Nianzhi Jiao*, Yongyu Zhang*. Microbial regulation of global macroalgal blooms (green tides): From holobiont interactions to bloom dynamics and biogeochemistry.Limnology and Oceanography Letters, 2026, e70106.


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