近期，潘科研究員課題組在海洋微藻對新興環(huán)境污染物的生理響應(yīng)方面取得多項研究成果，于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域知名期刊發(fā)表三篇研究論文。
2024年2月7日，課題組報道了海洋微藻與微塑料的物種特異性相互作用以及相應(yīng)的細(xì)胞壁致畸機(jī)制，相關(guān)成果以“Species-specific deformation of microalgae in the presence of microplastics”為題發(fā)表于《Environmental Chemistry Letters》。該論文第一作者是深大-港科大聯(lián)培博士生陳豐源，通訊作者為潘科研究員，深圳大學(xué)為第一完成單位。
微塑料帶來的海洋污染對浮游植物構(gòu)成重大威脅，但目前人們對微塑料與微藻細(xì)胞之間的物理相互作用仍知之甚少。該研究使用原子力顯微鏡探索了經(jīng)海水老化的微塑料與四種代表性微藻的接觸模式。共暴露七天后，微藻的特定部位出現(xiàn)了因物種和微塑料粒徑而異的畸形。通過鑲嵌或內(nèi)陷的方式，微塑料可分別吸附于多孔或光滑的細(xì)胞表面，從而導(dǎo)致細(xì)胞壁出現(xiàn)輕微形變或明顯皺褶。此外，微塑料甚至可侵入微藻細(xì)胞體內(nèi)，但這種現(xiàn)象在典型硅藻中較少出現(xiàn)，因為硅藻外殼具有能“捕獲”微小顆粒的分層多孔結(jié)構(gòu)。該工作首次在納米尺度上揭示了由微塑料導(dǎo)致的物種特異性微藻表面形變。
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-024-01699-2
2024年1月17日，課題組解析了海水中的鹽度和硅濃度對一種常見硅藻金屬吸附的聯(lián)合效應(yīng)，相關(guān)成果以“Synergistic effect of silicon availability and salinity on metal adsorption in a common estuarine diatom”為題發(fā)表于《Journal of Environmental Sciences》。該論文第一作者是深大-港科大聯(lián)培博士生陳豐源，通訊作者為潘科研究員，深圳大學(xué)為第一完成單位。
氮磷排放量的增加以及沉積物輸入的減少使硅逐漸成為河口硅藻的限制性營養(yǎng)元素。營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的紊亂和鹽度波動可影響河口硅藻對金屬的吸收。然而，目前尚未有研究評估硅濃度和鹽度對硅藻細(xì)胞金屬累積的綜合影響。本工作旨在分析鹽度和硅如何共同影響典型硅藻三角褐指藻對金屬的吸附。數(shù)據(jù)顯示，海水中豐富的硅和低鹽度能增強(qiáng)硅藻表面對鎘和銅的吸附。在單細(xì)胞水平上，表面電勢是影響金屬吸附的主要因素，而表面粗糙度也有助于在低鹽度條件下提高細(xì)胞表面的金屬負(fù)載能力。非損傷微測、原子力顯微鏡、X射線光電子能譜和傅立葉變換紅外光譜等技術(shù)表明，硅藻細(xì)胞壁中官能團(tuán)的多樣性和豐度隨鹽度和硅水平而變化，而這主導(dǎo)了細(xì)胞表面電勢以及瞬時金屬離子通量。該研究為解釋河口硅藻高度可變的金屬吸附能力提供了新的見解。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jes.2024.01.012
2023年12月20日，課題組揭示了海洋中廢棄口罩的碎片對兩種典型硅藻的表面性質(zhì)和生理行為的影響，相關(guān)成果以“Impact of facemask debris on marine diatoms: Physiology, surface properties, sinking rate, and copepod ingestion”為題發(fā)表于《Science of The Total Environment》。該論文第一作者是深大-港科大聯(lián)培博士生陳豐源，通訊作者為潘科研究員和馬捷副研究員，深圳大學(xué)為第一完成單位。
廢棄的外科口罩已成為海水中塑料垃圾的新來源，在老化過程中能釋放出大量微米和納米級塑料碎片。然而，關(guān)于這些污染物如何影響海洋浮游植物卻鮮有報導(dǎo)。該研究將口罩浸出物加入羽紋綱硅藻三角褐指藻和中心綱硅藻威氏海鏈藻的培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)口罩碎片雖不能牢固吸附于硅藻表面，但仍可抑制其生長和光合作用，并顯著改變細(xì)胞硅質(zhì)壁的理化性質(zhì)。在納米尺度上，硅藻細(xì)胞壁的電勢、粘附力和含氧化合物比例降低，同時粗糙度和彈性模量有所提高。此外，在共暴露條件下，橈足類對硅藻的攝食量大幅減少，且硅藻的沉降速率顯著下降。這些結(jié)果表明，口罩碎片對硅藻的影響有可能在一定程度上減緩有機(jī)碳從表層海水向深海的輸出。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167222
以上工作獲國家自然科學(xué)基金委、香港研究資助局和深圳市科技創(chuàng)新委員會等項目的資助。
（來源 深圳大學(xué)高等研究院）
