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硅藻休眠期细胞(包括休眠细胞和休眠孢子)的形成被认为是硅藻为适应不良环境,维持硅藻种群生存的一种有效策略。休眠期细胞的一个突出特点是细胞壁重硅质化,从而增加了细胞下沉率并保持存活。但涉及休B眠期细胞形成过程的硅代谢、抗氧化机制、以及能量供给等分子调控机制一无所知。本实验以海洋中心纲硅藻假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)为研究对象,从生理测定、生化检测,以及转录组学三方面,综合分析了假微型海链藻休眠细胞形成过程中与细胞壁合成相关的基因表达、环境胁迫下的氧化应激响应机制、以及与能量供给有关的脂肪酸代谢调控,旨在获得假微型海链藻休眠细胞形成细胞内代谢调整的分子调控机制。假微型海链藻在黑暗和4℃低温条件下12周(3个月)可诱导形成休眠细胞。在休眠细胞诱导期间,细胞密度逐渐减少、光合作用(Fv/Fm)受到抑制。诱导中期(6-8周)有明显的中性脂滴堆积,但在诱导后期逐渐减少。第12周休眠细胞细胞壁硅含量比正常营养细胞高3倍。休眠细胞形成过程中存活的藻细胞胞内ROS含量均高于正常细胞,但启动细胞程序性死亡(PCD)的比例较少。对假微型海链藻休眠细胞形成过程中的6个时间点(0、4、6、8、10、12周)进行转录组测序与分析,共鉴定出11882个独特基因,筛选出4840个表达水平显著变化的基因。其中与细胞壁形成相关的基因如与环带合成相关基因CinW2、与壳面合成相关基因Sil4,以及与细胞壁加厚相关的多聚胺合成相关代谢酶基因显著上调,表明它们在重硅化过程中的作用。同时对与CinW2和Sil 4共表达基因簇的功能分析揭示了参与硅代谢的新的相关代谢调控。氧化应激相关基因转录水平数据表明,假微型海链藻在休眠细胞形成过程中启动叶黄素循环进行细胞修复且超氧化物歧化酶(SOD)在去除ROS发挥着重要作用,以提高休眠细胞的存活率。同时与脂肪酸代谢相关基因的分析也表明中性脂在休眠期细胞中能量供应的作用。本研究结果揭示硅藻休眠细胞有一套有效的生存机制以及独特的胁迫适应方式,保证了硅藻生存优势和促进了生态系统生物化学地球物质循环。