新研究破解硅藻高溫生存密碼

全球變暖加劇，占全球碳匯20%的硅藻如何實現“高溫求生”？近日，暨南大學生命科學技術學院教授李宏業、副研究員李達偉團隊同合作者在國家自然科學基金項目的資助下，首次揭示了硅藻通過轉錄因子調控細胞可塑性實現耐高溫的分子機制，為海洋生物適應氣候變化的機制研究提供了新范式。相關成果發表于《自然-通訊》。

“我們研究發現關鍵基因PtHSF2并通過hpRNAi技術精準調控，提高其表達水平可使硅藻在30℃下的存活率提升3倍，并觸發細胞體積增大110%～140%——這一關鍵形態變化直接關聯耐熱性進化。”論文共同通訊作者李達偉表示，該研究提出將轉錄因子動態、細胞可塑性及環境適應串聯為因果鏈條，為生物應對全球變暖提供全新范式。

基于“轉錄因子-細胞可塑性偶聯”理論，研究團隊突破性開發多維度基因調控系統，通過PtHSF2表達與靶向hpRNAi聯用，成功構建耐熱性梯度增強的工程藻株。在高溫脅迫下，工程藻株憑借細胞體積調控優勢，生物量提升300%，油脂合成關鍵基因活性激增，不飽和脂肪酸含量增加，成為高溫海域生物能源生產儲存的“智能細胞工廠”。團隊將聯合國內科研機構，在中國沿海啟動全球首個硅藻耐熱性動態模型的構建工作。

此外，研究團隊搭建了細胞壁穿透CUT&Tag染色質靶向微藻細胞技術引擎，解析了PtHSF2通過“三重驅動”重塑細胞命運：激活Cdc45-like（細胞周期制動器）延緩分裂，上調Lhcx2（光合護盾）抵御光損傷，上調FAD（細胞可塑性引擎）增強細胞可塑性。

“PtHSF2介導的細胞可塑性機制，為設計‘氣候韌性硅藻’提供了分子藍圖。”論文共同通訊作者李宏業表示，其團隊正將這一發現與人工智能預測模型結合，開發細胞形態-耐熱性智能評估平臺，實現硅藻對氣候變暖響應的秒級診斷；同時響應聯合國海洋十年計劃，在熱帶海域測試可塑性增強型藻株，提升區域碳匯效率。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58547-2