日前，中国水产科学研究院黄海水产研究所海洋藻类种质创制与利用创新团队在纳米塑料生态毒理领域取得重要突破，相关研究成果发表于《环境科学与技术》。该研究首次揭示了环境相关浓度纳米塑料对球形棕囊藻的促进作用，并预测2060年全球海区微塑料污染将导致棕囊藻爆发风险显著上升。

纳米塑料促进囊体形成的分子机制。团队供图

球形棕囊藻作为引发赤潮的主要藻种之一，其异常增殖常导致海洋生态系统失衡。此前，大多数研究集中在高浓度纳米塑料对藻类的生理和分子毒理机制，而忽略了环境相关浓度对赤潮爆发的影响。该团队首次将研究视角转向实际海洋环境中0.01-10毫克/升的低浓度纳米塑料的影响，填补了这一研究空白。

研究团队自主设计了室内模拟装置与胶州湾原位培养系统，系统评估了纳米塑料对藻类生物量、囊体形成、光合效率及多糖分泌等关键生理指标的调控作用，为研究纳米塑料对藻类的影响提供了新的方法学参考。

球形棕囊藻室内培养装置。团队供图

胶州湾原位海区实验。团队供图

实验数据显示，室内培养时，纳米塑料暴露可使球形棕囊藻囊体直径最大增加接53%，囊体密度最大增加接近76%。这种促进作用与藻细胞多糖合成代谢的激活密切相关——纳米塑料处理组胞外多糖含量较对照组显著升高，而多糖正是囊体结构形成的关键基质。

研究团队通过整合全球4071个海洋微塑料监测数据构建预测模型，结果显示：忽略其它环境因素的影响，按当前纳米塑料污染趋势，2060年由于全球微塑料污染而导致棕囊藻囊体细胞数量最高增至接近80%，赤潮爆发频率与规模将显著增长。

在分子机制层面，转录组学分析发现纳米塑料暴露导致藻细胞中N-糖原合成相关基因表达显著增加。能量代谢组学进一步揭示，纳米塑料通过上调己糖激酶、磷酸葡萄糖变位酶等关键酶活性，显著增强藻细胞糖酵解途径通量，促使多糖前体物质UDPG（尿苷二磷酸葡萄糖）的积累。这种代谢重编程为囊体大规模形成提供了物质基础。

"这项研究突破了传统毒理学研究的浓度框架，首次在环境真实浓度下揭示纳米塑料的生态风险。"论文通讯作者、黄海水产研究所研究员叶乃好指出，"赤潮防控需将纳米塑料污染纳入监测体系，建议加强近海微塑料治理与藻类动态监测的协同管理。"

团队已着手开展纳米塑料与营养盐协同作用机制研究，为海洋生态灾害预警提供科学依据。

据世界自然基金会报告，全球每年约有800万吨塑料垃圾进入海洋，其中粒径小于100nm的纳米级塑料因其强穿透性和生物累积性，正成为海洋污染研究的新焦点。本研究首次将纳米塑料污染与典型赤潮藻种动态关联，为评估新型污染物生态效应提供了方法学参考。

论文相关信息：

https://doi.org/10.1021/acs.est.5c02570.