海草床作為關(guān)鍵海洋生態(tài)系統(tǒng)，其退化與全球變暖和富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致的高溫、低氧脅迫密切相關(guān)。此前研究多關(guān)注單一脅迫對(duì)海草的影響，而高溫與低氧常協(xié)同發(fā)生，其對(duì)光合電子傳遞鏈（PSII、PSI及相關(guān)組分）的損傷規(guī)律及其機(jī)制尚不明確。

　　近期，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所劉建國(guó)老師團(tuán)隊(duì)在《Marine Environmental Research》期刊上發(fā)表了題為“Physiological and molecular responses of tropical Seagrass Enhalusacoroides exposed to simultaneous high temperature and hypoxia stress”的研究論文。文章以熱帶喜鹽草（Enhalus acoroides）為對(duì)象，通過多維度測(cè)定揭示了高溫低氧聯(lián)合脅迫對(duì)喜鹽草光合系統(tǒng)的差異敏感性及響應(yīng)機(jī)制，為海草抗逆品種的培育提供了理論依據(jù)。

　　文章中使用英國(guó)Hansatech公司生產(chǎn)的Handy-PEA植物效率分析儀測(cè)定了葉綠素a熒光相關(guān)參數(shù)。結(jié)果表明，對(duì)照組（CK）、常溫低氧組（NH）和高溫常氧組（HN）的最大量子產(chǎn)率（Fv/Fm）和性能指數(shù)（PI_ABS）相對(duì)穩(wěn)定；但高溫低氧組（HH）在處理12小時(shí)后，F(xiàn)v/Fm顯著下降，24小時(shí)時(shí)降至0.35±0.05，為CK組的1/2.40；PI_ABS降至0.01±0.01，僅為CK組的1/30以上（圖1、表1）。

表1 溫度和氧氣對(duì)喜鹽草葉綠素?zé)晒鈪?shù)影響的雙因素方差分析p值匯總表

　　HH組處理24小時(shí)后，W_K（0.60±0.03）和V_J（0.83±0.06）顯著升高，表明PSII供體側(cè)和受體側(cè)均嚴(yán)重受損（圖1C、D）。HH組單位反應(yīng)中心吸能（ABS/RC）、耗散能（DIo/RC）顯著增加，而電子傳遞能（ETo/RC）下降，反應(yīng)中心數(shù)量（RC/CSo）減少2.31倍，說明能量吸收與傳遞的失衡在聯(lián)合脅迫下更劇烈，且PSII反應(yīng)中心降解速率與脅迫強(qiáng)度呈正相關(guān)（圖1E-H、圖2A）。

圖1 喜鹽草在CK、NH、HN和HH條件下的光系統(tǒng)II光化學(xué)參數(shù)變化

　　處理24小時(shí)后，作者使用Clark氧電極（英國(guó)Hansatech）、FMS-2脈沖調(diào)制熒光儀（英國(guó)Hansatech）分別測(cè)定了葉片的凈光合放氧速率和PSII實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSII）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）。結(jié)果顯示，HH組放氧速率降至0.05±0.01 μmol O?g?¹min?¹且HH組的實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSII）、光化學(xué)淬滅（qP）顯著降低，進(jìn)一步證實(shí)光合系統(tǒng)受到損傷（圖2B-D）。

圖2 CK、NH、HN和HH條件對(duì)光合指標(biāo)的影響

　　作者進(jìn)行抗氧化酶及相關(guān)氧化應(yīng)激指標(biāo)的測(cè)定發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)我幻{迫下，HN組SOD活性略升，NH組無顯著變化；聯(lián)合脅迫（HH）下，SOD（93.13±7.63 U/mg prot）和GSH-Px（373.48±56.58 U/mg prot）活性分別為CK組的1.53倍和1.81倍，但仍無法清除過量H₂O₂（30.34±2.77 U/g），導(dǎo)致MDA（2.33±0.28 U/mg prot）激增（較CK組增加77.9%）（圖3、表2）。這一結(jié)果表明，高溫和低氧的協(xié)同作用使活性氧（ROS）產(chǎn)生及脂質(zhì)過氧化水平超過單一脅迫的疊加效應(yīng)，最終造成細(xì)胞不可逆損傷。

表2 溫度和氧氣對(duì)喜鹽草中H₂O₂、MDA含量及抗氧化酶活性影響的雙因素方差分析p值匯總表

圖3 不同處理?xiàng)l件下喜鹽草抗氧化酶活性及氧化損傷指標(biāo)的變化

　　恢復(fù)處理24小時(shí)后，作者重新測(cè)量各組的熒光參數(shù)，結(jié)果顯示：?jiǎn)我幻{迫（NH、HN）下，葉片形態(tài)正常，F(xiàn)v/Fm恢復(fù)至正常水平；聯(lián)合脅迫（HH）下，葉片褐變壞死，F(xiàn)v/Fm持續(xù)下降至接近0（圖4），表明光合系統(tǒng)對(duì)聯(lián)合脅迫的恢復(fù)敏感性顯著低于單一脅迫。

圖4 不同處理對(duì)恢復(fù)后喜鹽草PSII光化學(xué)效率和葉片形態(tài)的影響

　　為探究喜鹽草對(duì)高溫和低氧的分子響應(yīng)機(jī)制，作者進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析。結(jié)果顯示，喜鹽草通過顯著上調(diào)糖酵解（EMP）途徑來適應(yīng)缺氧環(huán)境，增強(qiáng)無氧呼吸以維持能量產(chǎn)生；同時(shí)，三羧酸循環(huán)（TCA）90%基因和磷酸戊糖途徑（PPP）83.3%基因下調(diào)，表明能量代謝向低效厭氧途徑傾斜，且這一趨勢(shì)在聯(lián)合脅迫下更為顯著（圖5）。

圖5 脅迫條件下喜鹽草的轉(zhuǎn)錄組與代謝分析

　　此外，葉綠體PSII、細(xì)胞色素b6/f相關(guān)基因及27個(gè)抗氧化基因（如SOD、GSH-Px）顯著上調(diào)，但仍無法抵消損傷，說明分子層面的補(bǔ)償機(jī)制對(duì)聯(lián)合脅迫的敏感性不足（圖6）。

圖6喜鹽草在CK和HH條件下的基因表達(dá)譜熱圖

　　綜上所述，相較于單一脅迫，高溫低氧（HH）聯(lián)合脅迫對(duì)喜鹽草光合系統(tǒng)的損傷更顯著。HH組抗氧化酶活性升高仍無法清除過量H₂O₂，導(dǎo)致MDA激增，細(xì)胞損傷不可逆?；謴?fù)后，HH組葉片褐變壞死，光合系統(tǒng)難以復(fù)原。盡管喜鹽草通過上調(diào)糖酵解途徑維持能量，但相關(guān)補(bǔ)償機(jī)制不足以抵消傷害，這為海草抗逆研究及理解全球變暖背景下海草床退化機(jī)制提供了重要參考（圖7）。

圖7喜鹽草在高溫和低氧脅迫下的損傷機(jī)制示意圖