近年來(lái)，中科院海洋所重點(diǎn)選擇海菖蒲、泰來(lái)草、圓葉絲粉草等熱帶海草為研究對象，生態(tài)考察耦合實(shí)驗室模擬和野外原位試驗，系統開(kāi)展了生長(cháng)繁殖規律、逆境生理、生化代謝和多組學(xué)研究。結果發(fā)現，以往忽視的全球變暖導致海水溫度異常波動(dòng)、人類(lèi)活動(dòng)引起近岸海水富營(yíng)養化和海水透明度降低直接或間接地導致海水氧含量大幅下降，嚴重威脅熱帶海草正常光合與呼吸代謝和生長(cháng)發(fā)育，成為海草床資源退化的重要誘發(fā)因素，進(jìn)而詮釋了高/低溫、缺氧等對海草傷害和海草床資源衰退的機制。

夜晚缺氧抑制海菖蒲光合活性的傷害機制

　　其中，海水富營(yíng)養化導致微型藻類(lèi)與飄浮型大型藻類(lèi)爆發(fā)和懸浮顆粒等增加，引起海水透明度和海水溶氧量下降，成為熱帶海草資源量減少的重要因素之一。短期缺氧雖不破壞海草光合機構，但長(cháng)期黑暗缺氧（如富營(yíng)養化海草床夜晚含氧量下降近50%）嚴重抑制海草呼吸產(chǎn)能和線(xiàn)粒體向葉綠體內的能量轉運，間接導致受強光抑制損傷的光系統II修復所需能量不足，從而使損傷的光系統II難以修復，也造成次日海菖蒲和絲粉草等海草的光合活性、電子傳遞和光能轉換效率整體下降，由此產(chǎn)生惡性循環(huán)嚴重阻礙海草的正常生長(cháng)發(fā)育。

　　同時(shí)，全球變化引起海水高/低異常變化尤也對棲息于較淺水域熱帶海草產(chǎn)生影響，成為導致海草床資源嚴重退化的另一重要原因。一方面，海菖蒲、泰來(lái)草和絲粉草等只適宜于棲息在溫暖的熱帶海水中，而其耐受低溫能力較差、抗氧化防御系統普遍較弱，有效抵御低溫脅迫的能力不足，即便在稍低的21℃海水中，其PSII光合機構損傷就已發(fā)生，引起光合性能下降，并且溫度越低所造成的損害也越大，如果同時(shí)結合強光照則損傷更加嚴重。另一方面，熱應激也嚴重威脅著(zhù)海草的生存，尤其36℃以上高溫直接導致PSII反應中心失活，誘發(fā)光合機構發(fā)生損傷，并且熱脅迫越強其光合活性的恢復就越困難，高光照可進(jìn)一步加劇熱應激的破壞作用，因此在無(wú)論出現異常的海洋熱浪，還是自然狀態(tài)下中午退潮期間，熱應激與強光耦合作用都極易造成光合活性發(fā)生顯著(zhù)甚至不可逆轉地下降；同樣，相對薄弱的熱帶海草抗氧化防御系統也難以消除熱應激引起的損傷作用。

潮汐變化引發(fā)的午間低潮強光與高溫對海草床資源的損傷作用

　　上述研究有助于全面理解海水缺氧、溫度異常波動(dòng)與海草床退化間的關(guān)系，為制定海菖蒲海草床資源有效保護和修復策略，提供了重要理論依據。研究取得的系列成果分別在中科院一區Top期刊《Plant Cell and Environment》《Marine Pollution Bulletin》《Marine Environmental Research 》《Photochemistry and Photobiology》等上線(xiàn)發(fā)表。車(chē)興凱、張孟潔、欒維迎和張鐵等分別作為研究論文第一作者，劉建國研究員為通訊作者，李虎助理研究員、張立濤副研究員分別參與了相關(guān)工作。研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（B）等項目支持。

　　Xingkai Che, Tie Zhang, Hu Li, Yongfu Li, Litao Zhang, Jianguo Liu*, Nighttime hypoxia effects on ATP availability for photosynthesis in seagrass. Plant Cell and Environment, 2023, DOI: 10.1111/pce.14654

　　Mengjie Zhang, Hu Li, Litao Zhang, Jianguo Liu*, Heat stress, especially when coupled with high light, accelerates the decline of tropical seagrass (Enhalus acoroides) meadows. Marine Pollution Bulletin, 2023, 192 :115043. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115043

　　Xingkai Che; Tie Zhang; Hu Li; Litao Zhang; Jianguo Liu*; Effect of Hypoxia on Photosystem II of Tropical Seagrass Enhalus acoroides in the Dark, Photochemistry and Photobiology, 2022,98(2): 421-428. https://doi.org/10.1111/php.13522 

　　Tie Zhang; Xingkai Che; Hu Li; Litao Zhang; Jianguo Liu*; The damage mechanisms of dark hypoxic stress on photosystem II of Cymodocea rotundata, Photochemistry and Photobiology, 2022, 98: 1323-1331. https://doi.org/10.1111/php.13641 

　　Weiying Luan, Hu Li, Litao Zhang, Jianguo Liu*, Enhalus acoroides efficiently alleviate ocean acidification by shifting modes of inorganic carbon uptake and increasing photosynthesis when pH drops. Marine Environmental Research, 2023, 186: 105896. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2023.105896

　　Mengjie Zhang, Litao Zhang, Hu Li, Jianguo Liu*, The lack of low temperature tolerance of tropical seagrasses strongly restricts their geographical distribution. Marine Environmental Research, 2022, 173:105539. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2021.105539