大气二氧化碳（CO₂）浓度升高引起的海洋酸化（Ocean acidification,OA）改变了海水的碳酸盐体系,进而改变了重金属铜的生物毒性。海洋硅藻约占海洋初级生产力的40%,可以功能性地隔离碳并富集重金属,在海洋食物链传递和铜的生物地球化学循环中起着至关重要的作用。然而,目前关于海洋酸化如何影响硅藻的铜代谢以及硅藻相关的海产品安全性的综合研究较少。本研究中,我们以假微型海链藻（Thalassiosira pseudonana CCMP1335）为研究对象,从生理生态学、生态毒理学、分子生物学等多重角度,深入解析假微型海链藻铜代谢的调控机制及其生态学效应。主要的研究内容为:（1）确定假微型海链藻的铜毒效应。明确铜对假微型海链藻特定生长率的影响,获得假微型海链藻应对铜的半数致死效应值（EC50,96h）;分析毒性阈值范围内的铜对假微型海链藻光合系统PSII的光合特性、净光合效率和呼吸效率的影响。（2）分析假微型海链藻对铜的吸收和积累作用。开展铜吸收动力学研究,获取假微型海链藻吸收铜的半饱和常数（Km）、最大吸收效率（Vmax）;采用HPLC-ICP-MS等方法测定铜暴露下假微型海链藻体组织细胞中的铜含量。（3）假微型海链藻铜代谢对海洋酸化的生物学响应。模拟当今至未来300年间大气CO₂浓度范围（400μatm,1000μatm,2000μatm）,设立不同酸化强度的培养体系,确定海洋酸化对假微型海链藻生物学特性（生长、光合、呼吸、铜代谢）的影响。（4）不同时空尺度下海洋酸化对假微型海链藻铜代谢影响的对比分析。设定海洋酸化短期应激实验以及海洋酸化长期适应性实验,对比分析短期应激酸化和长期适应性酸化对假微型海链藻铜代谢的影响;优化培养体系,完善海区原位实验平台,分别在实验室和和原位海区开展海洋酸化研究,对比分析不同空间尺度下海洋酸化对假微型海链藻铜代谢的影响。（5）铜富集动力学及潜在生态效应的预测与评估。铜富集动力学:开展铜在假微型海链藻至海湾扇贝（Argopecten irradians）的食物链传递实验,构建铜的富集动力学方程,阐明铜在典型食物链中的富集规律和潜在生态毒理效应。潜在生态效应的预测与评估:构建并优化假微型海链藻在海洋酸化条件下的动力学响应模型,结合未来气候变化条件下不同CO₂释放路径数据,构建假微型海链藻应对气候变化的动力学轨迹预测图及铜代谢与富集动力学曲线图。（6）海洋酸化条件下假微型海链藻铜代谢的分子调控机制。获取假微型海链藻在酸化条件下的转录学数据,通过生物信息学确认铜代谢通路关键基因的转录表达差异性,完成铜代谢通路中关键基因的分类和功能预测,解析其进化和适应机制,并采用荧光定量PCR技术等方法进行功能验证。结果表明:（1）确定了假微型海链藻96 h的铜半致死浓度为20μM。（2）过量的铜暴露能明显抑制假微型海链藻的生长和光合作用,增强呼吸作用。（3）增加的pCO₂对呼吸作用的影响不显著,但是促进了假微型海链藻的生长和光合作用,降低了铜的积累,缓解了铜对假微型海链藻的毒害作用;此外,假微型海链藻对铜的吸收具有白天多晚上少的昼夜节律性。（4）短期酸化应激和长期酸化适应均能促进假微型海链藻的生长并降低铜在海链藻的积累,但是在长期酸化条件下假微型海链藻具有对CO₂升高的进化适应性,且这种特性不可逆;海区原位实验表明,在自然条件下,CO₂升高对假微型海链藻的生长具有促进作用,同样也能降低铜在藻体中的积累,这与室内实验的趋势基本吻合。海区投喂实验表明,铜能通过食物链从假微型海链藻传递到海湾扇贝体内,海洋酸化条件下假微型海链藻铜积累量的减少导致海湾扇贝组织内铜的积累量也降低。（5）转录组结果进一步表明,铜过量能诱导假微型海链藻产生解毒反应,在进一步海洋酸化条件下,能诱导假微型海链藻产生优化的铜解毒策略。包括上调谷胱甘肽（GSH）、植物螯合素（PCs）和外排转运蛋白P1B-ATP酶（CTP）的表达以及下调细胞色素C氧化合成酶1（SCO1）和细胞色素C氧化酶铜伴侣17（COX17）的表达。总之,升高的CO₂能降低假微型海链藻的铜积累量,缓解了铜毒性。这可能归因于CO₂升高为藻体的生长提供了更多的能量,优化了假微型海链藻的解毒策略。因此我们预测持续的海洋酸化会减少硅藻中铜的积累,但同时也可能降低重金属污染的生物修复能力。铜代谢的改变将会影响海洋初级生产力的生产和全球铜的生物地化循环。研究将为全面解析海洋硅藻铜的生物地化循环提供重要的科学依据和线索,为阐明全球海洋环境变化条件下硅藻应对重金属污染响应模式提供基础数据,同时为重金属污染的生态风险评估和修复提供理论与技术支持。