7月26日，國際生態學知名期刊 Global Change Biology 在線發表了中國水產科學研究院黃海水產研究所海洋藻類種質創制與利用創新團隊牽頭的國際合作研究成果：“Meta-Omics Analysis Reveals Global Distribution of Toxic Pseudo-nitzschia and Enhanced Neurotoxin Production Under Climate Warming”。該研究通過系統野外調查并整合全球海洋多組學數據，首次揭示了有毒硅藻 Pseudo-nitzschia 的全球分布格局，并預測全球變暖背景下其神經毒素產量將顯著增加，為認知氣候變化下海洋浮游生物的演變趨勢與生態效應提供了基礎數據和理論依據。

擬菱形藻（Pseudo-nitzschia）是典型赤潮硅藻，可產生神經毒素軟骨藻酸（Domoic acid，DA），該毒素通過貝類、魚類捕食等食物鏈富集，對海洋生物和人類的神經系統造成損傷甚至致死。近年來，全球因DA引發的生態災害愈發嚴重，但其產生是否與海洋升溫密切相關，仍缺乏系統的科學認知，從而限制了對擬菱形藻赤潮的有效預測與防控。此外，既往相關研究場景多集中在近岸海域，對該類有毒硅藻在開闊海洋的分布及產毒機制認識不足。

本研究聯合美國南加州大學、科羅拉多州立大學、俄克拉荷馬州立大學、丹麥奧胡斯大學、法國巴黎高師等多國專家，歷經6年的協同攻關，取得三方面突破：

1. 從極地到極地（Pole to Pole）：全球性分布

研究完成了中國近海與環南大洋的資源調查，整合Tara Oceans全球多組學數據，聚焦于四個最具毒性的擬菱形藻種：P. multiseries、P. multistriata、P. delicatissima和P. pungens。結果顯示，四種有毒硅藻不僅存在于傳統沿海高風險區，更廣泛分布于極地、熱帶及其他開闊洋區，突破了以往“毒素型擬菱形藻局限于近岸赤潮區”的傳統認知。其中，P. multiseries在多個區域相對豐度最高，展現出極強的生態適應性。

圖1. 全球宏基因組數據解析擬菱形藻的全球分布格局

2. 變暖驅動：更高溫度，更多毒素

研究進一步分析了影響其分布與產毒的關鍵因子，發現海表溫度（SST）是最主要的環境驅動因子。渤黃海近海調查顯示，溶解態DA占比超過99.5%，并呈明顯季節性變化，夏季濃度最高。團隊還對黃海分離的P. multiseries開展了長達 800天的室內多溫度梯度實驗，結果表明其生長速率在20℃條件下最高，而毒素生產效率在30℃時達到峰值，為建立溫度與毒素生產的生物統計模型奠定了基礎。

圖2. 溫度是影響神經毒素水平的主控環境因素

3. 未來預警：本世紀末毒素或增加兩倍

基于實驗室長期培養數據、全球宏組學觀測及氣候環境因子，研究團隊利用廣義加性模型（GAM）結合CMIP6 中等排放情景（SSP2-4.5）進行預測。結果顯示，到 2100年，P. multiseries的全球豐度將較當前增加約75.4%，其神經毒素生產效率則有望飆升至現水平的2倍。研究提示，未來氣候變暖不僅將顯著提高有毒赤潮發生的頻率與強度，還可能導致 P. multiseries 分布向高緯度海域擴展，同時在熱帶海域的毒素增幅尤為顯著。模型結果表明，產毒硅藻的空間分布及毒性演變對未來海洋生態安全和漁業資源管理構成了重大挑戰。

圖3. SSP2-4.5情景下多列擬菱形藻細胞豐度和產毒效率演變趨勢

黃海所徐東研究員為該論文第一作者，葉乃好研究員、美國南加州大學 David A. Hutchins 教授、廈門大學高光教授為并列通訊作者。研究得到科技部外國專家項目、國家高層次人才特殊支持計劃、國家自然科學基金（渤黃海共享航次計劃）等支持。

全文鏈接： http://dx.doi.org/10.1111/gcb.70384