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固氮束毛藻的资源最优化分配细胞模型结构

作者:澳门新葡亰app注册    发布时间:2020-02-14 14:53     浏览次数 :83

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固氮束毛藻的资源最优化分配细胞模型结构。固氮束毛藻的资源最优化分配细胞模型结构。在“全球变化及应对”重点专项的支持下,“海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应”项目团队在海洋优势固氮类群束毛藻对海洋酸化响应研究方面取得新进展。

该专项中厦门大学史大林教授团队分析了束毛藻对海洋酸化响应的细胞生理及分子生物学实验数据,并在此基础上建立了一个束毛藻“资源最优化分配”细胞模型(图1)。该模型模拟束毛藻胞内铁和能量如何在无机碳吸收、光合作用、固氮作用、生命维持、对抗酸化协迫、铁储藏等各主要生理过程之间的最优化分配,以最大化其生长速率;并且模拟了海洋酸化对几个主要生理过程的调控,包括CO2浓缩机制耗能的减少、固氮酶效率的下降、抗酸化胁迫耗能的上升、以及铁储藏的减少。模型结果显示,海洋酸化对束毛藻的影响主要在于固氮酶效率的下降和抗酸化胁迫能耗上升,二者均会对束毛藻的生长和固氮产生负效应,而其中起主导作用的为固氮酶效率的下降。研究进一步将细胞模型拓展到全球海洋,以地球系统模型模拟的RCP 8.5场景下本世纪海洋pH、CO2浓度和溶解铁为输入变量,估算得到全球海洋束毛藻的固氮潜力将在本世纪内平均下降27%,其中尤以铁匮乏的东南和东北太平洋的下降比例最大(图2)。

该研究指出海洋酸化通过影响固氮,可能会显著降低海洋碳汇潜能,相关成果发表在《Nature Communications》杂志上。图片 1

图1. 固氮束毛藻的资源最优化分配细胞模型结构图片 2

图2. 模型估算的本世纪内束毛藻固氮潜力的变化