海草海草 海草床生态资源的重要性、退化现状及保护修复研究

近年来，中国科学院海洋研究所以菖蒲、蒺藜、锁阳等热带海草为研究对象，通过生态调查将实验室模拟与野外原位实验相结合，系统开展了生长繁殖规律、应激生理、生化代谢和多组学研究。研究结果表明，此前被忽视的全球变暖导致海水温度异常波动，人类活动造成近岸富营养化、海水透明度降低，直接或间接导致海水含氧量急剧下降，严重威胁热带海草正常的光合呼吸代谢和生长发育，成为海草床资源退化的重要诱发因素，进一步阐明了高低温、缺氧等对海草损害及海草床资源衰退的作用机制。

低氧抑制菖蒲夜间光合活性的伤害机制

其中海水富营养化导致微型藻类和浮性大型藻类暴发、悬浮颗粒增多，造成海水透明度和海水溶解氧含量下降，成为热带海草资源减少的重要因素之一。虽然短期缺氧不会破坏海草的光合机制，但长期黑暗缺氧（如富营养化海草床夜间含氧量下降近50%）严重抑制海草的呼吸能力和线粒体向叶绿体的能量运输，间接导致强烈的光抑制导致修复受损的光系统Ⅱ所需能量不足，使受损的光系统Ⅱ难以修复，同时也造成海菖蒲、丝粉草等海草第二天光合活性、电子传递和光能转换效率整体下降，形成恶性循环，严重阻碍海草的正常生长发育。

同时，全球变化引起的海水异常变化也对生活在浅海域的热带海草产生了影响，成为海草床资源严重退化的另一个重要原因。一方面，海菖蒲、罗望子草和丝粉草只适宜在温暖的热带海水中生存，对低温的耐受性较差，抗氧化防御系统普遍较弱，有效抵御低温胁迫的能力不足。即使在21℃稍低的海水中，它们的PSII光合机制就已经发生损伤，导致光合性能下降，而且温度越低造成的损伤越大，如果与强光相结合，损伤就更为严重。另一方面，高温胁迫也严重威胁着海草的生存，特别是36℃以上的高温，直接导致PSII反应中心失活海草海草，诱发光合机构损伤，热胁迫越强，其光合活性越难恢复。 高光会进一步加剧热应激的破坏效应。因此，无论是异常的海洋热浪，还是自然条件下中午的退潮时期，热应激与强光的耦合作用都很容易造成光合活性的明显甚至不可逆的下降。同样，热带海草相对较弱的抗氧化防御系统也难以消除热应激带来的伤害。

潮汐变化引起中午低潮时强烈的阳光和高温对海草床造成破坏

上述研究有助于全面认识海水缺氧、温度异常波动与海草床退化之间的关系，为制定有效的盐生菖蒲海草床资源保护与修复策略提供重要理论依据。该系列研究成果分别在《Plant Cell and Plant 》、《 of Plant Cell》、《 of Plant Cell》、《 of Plant Cell》等中科院顶级期刊上在线发表。车兴凯、张梦洁、栾伟英、张铁分别为研究论文的第一作者，刘建国研究员为通讯作者，李虎助理研究员、张立涛副研究员参与相关工作。该研究得到了国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项（B类）的支持。

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