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暨南大學融媒體中心訊 全球變暖加劇，占全球碳匯20%的硅藻如何實現“高溫求生”？暨南大學生命科學技術學院李宏業教授團隊李達偉副研究員領銜在國際頂刊《Nature Communications》（自然·通訊）發表里程碑研究，揭示轉錄因子調控細胞可塑性偶聯耐高溫的全新機制。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。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。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。

PtHSF2轉錄因子調控硅藻耐高溫

基于“轉錄因子-細胞可塑性偶聯”理論，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。

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。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。

硅藻高溫生存的分子密碼

論文通訊作者為暨南大學李宏業教授和李達偉副研究員，第一作者包括博士后黃丹、博士生成彩琴、碩士生張浩赟，合作作者包括鄭小飛教授、楊維東教授和羅肇河研究員。本研究得到國家自然科學基金資助。

文章鏈接:Huang, D., Cheng, CQ., Zhang, HY.et al.Heat shock transcription factor-mediated thermal tolerance and cell size plasticity in marine diatoms. Nature Communications16, 3404 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58547-2

主要作者簡介

李宏業教授，香港大學博士，長期從事藻類代謝機制及資源應用研究，構建了高效微藻遺傳轉化體系，揭示脂質重塑與分泌機制，建立脂質累積模型，解析多種活性物質合成路徑應用于生物制造，拓展微藻在廢棄物治理和生物修復中的應用。以通訊作者在Science Advances、Nature Communications、Metabolic Engineering等重要期刊發表論文60余篇，多篇論文入選ESI高被引，授權發明專利15項，主持成果榮獲教育部高等學校科學研究優秀成果二等獎等獎項。

李達偉副研究員，暨南大學博士，專注于微藻毒素合成與脂質代謝分子機制研究。主持國家重點研發計劃子課題、國家自然科學基金等項目，在Science Advances、Nature Communications等期刊以第一或通訊作者發表論文20篇，累計SCI論文50余篇，授權發明專利6項。擔任《Renewable Energy》特刊主編，曾獲“中國藻類學研究優秀論文獎”二等獎，入選“廣東省100位博士博士后創新人物”等榮譽。

黃丹，暨南大學博士后，主要研究微藻對環境脅迫響應及毒素合成的分子機制。主持中國博士后科學基金面上項目、國家自然科學基金青年項目。以第一作者身份在Nature Communications、Water Research等國際期刊發表相關研究成果，授權發明專利1項。

責編：陳國瓊