海洋微藻碳酸酐酶研究进展

海洋藻类通过光合作用同化CO2和H2O,贡献了全球初级生产力的46％,对其固碳机制的探索研究意义重大.受限于水环境中的无机碳理化性质以及固碳关键酶对底物CO2的低亲和力,海洋光合藻类演化出碳浓缩机制(CCM)以提高固碳效率.碳酸酐酶(CA)是CCM中的关键酶,能催化HCO3-与CO2的可逆转化.得益于近年来藻类基因组学和转录组学的快速发展,藻类CA的鉴定、生理特性及其与CCM的关系研究深入到分子水平,人们基于多样性特征,包括不同亚细胞定位、基因序列多样性、蛋白结构多样性以及功能多样性,将CA划分为不同家族.本文综述不同光合微藻的CA基因家族多样性、生理活性及其在CCM中作用的研究进展,提出未来需进一步拓展CA基因家族在不同微藻CCM中生理功能多样性与环境响应机制的研究,包括:加强海水升温与酸化、大洋环境中金属离子共限制对微藻CA活性及CCM的影响等方面的研究;在具有重要生态意义与珊瑚共生的虫黄藻中深入开展CA研究;分析CA结合不同金属辅因子的生态学影响;并对微藻CA在全球气候变化以及"碳中和"背景下的应用前景进行展望.