近日，我院高坤山教授課題組在Global Change Biology上發表題為“Adaptive evolution in the coccolithophore Gephyrocapsa oceanica following 1000 generations of selection under elevated CO2”的研究論文，探討了顆石藻對海洋酸化的適應性進化。

該研究以微型鈣化藻類、大洋球石藻（Gephyrocapsa oceanica）為研究對象，通過半連續培養控制碳酸鹽化學條件，將其分別在海洋酸化（pHt 7.7, 1000 μatm pCO2）和當前CO2（pHt 8.02, 400 μatm pCO2）條件下培養約1000代（700天）。受酸化的影響，顆石藻細胞鈣化量減少，且減少幅度隨著代數增加不斷增大。當把長期適應高CO2的細胞轉移到低CO2下適應8或9代后，鈣化量及其它相關生理參數沒有變化，顯示了其不可逆轉的適應性進化響應。然而，把當今CO2濃度下長期生長的細胞轉移到高CO2后，鈣化和生長速率都明顯降低。該結果表明，大洋球石藻受酸化的影響，在長期適應過程中具備了不可逆轉的適應性進化特征。

迄今國內外學者按照歐盟海洋酸化研究指南（Guide to Best Practices for Ocean Acidification Research and Data Reporting, 2011）探討酸化效應；通常讓浮游植物適應酸化條件8-20代（約1-2周的時間），探討其生理、生化及分子生物學等種種響應。然而，微型生物生長速率快，長期（>500代）響應環境變化過程中會產生適應性進化響應(例如：Nat Comm 2015/ nc omms9155) 。該研究歷時約兩年，期間連續控制各重復培養系列中的碳酸鹽化學條件及營養鹽水平，跟蹤測定了種種生理與生化參數，發現長期酸化影響下鈣化量的下降幅度遠遠大于短期酸化條件下的，且該效應不可塑（不可逆轉）。該研究結果反映，海洋酸化減少顆石藻類的鈣化量，降低其生長速率，影響顆石藻類碳匯（光合）與碳源（鈣化）過程在海洋碳循環中的作用。

 圖解：長期適應酸化1000代后，顆石藻鈣化作用途徑被下調，即使轉移到非酸化環境被下調的鈣化作用也不可逆轉，顯示了適應性進化響應。PIC:顆粒無機碳；POC:顆粒有機碳。

該文章第一作者為2014級博士生佟善英，通訊作者為高坤山教授。

Reference: Shanying Tong, Kunshan Gao, David A. Hutchins. Adaptive evolution in the coccolithophore Gephyrocapsa oceanica following 1,000 generations of selection under elevated CO2. Global Change Biology. Doi: 10.1111/gcb.14065

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