安博（中国）官方融媒体中心讯 全球变暖加剧，占全球碳汇20%的硅藻如何实现“高温求生”？安博（中国）官方生命科学技术学院李宏业教授团队李达伟副研究员领衔在国际顶刊《Nature Communications》（自然·通讯）发表里程碑研究，揭示转录因子调控细胞可塑性偶联耐高温的全新机制。发现关键基因PtHSF2并通过hpRNAi技术精准调控，提高其表达水平可使硅藻在30℃下的存活率提升3倍，并触发细胞体积增大110%~140%——这一关键形态变化直接关联耐热性进化。团队搭建了细胞壁穿透CUT&Tag染色质靶向微藻细胞技术引擎，解析了PtHSF2通过“三重驱动”重塑细胞命运：激活Cdc45-like（细胞周期制动器）延缓分裂，上调Lhcx2（光合护盾）抵御光损伤，上调FAD（细胞可塑性引擎）增强细胞可塑性。该研究提出将转录因子动态、细胞可塑性及环境适应串联为因果链条，为生物应对全球变暖提供全新范式。

PtHSF2转录因子调控硅藻耐高温

基于“转录因子-细胞可塑性偶联”理论，团队突破性开发多维度基因调控系统，通过PtHSF2表达与靶向hpRNAi联用，成功构建耐热性梯度增强的工程藻株。在高温胁迫下，工程藻株凭借细胞体积调控优势，生物量提升300%，油脂合成关键基因活性激增，不饱和脂肪酸含量增加，成为高温海域生物能源生产储存的“智能细胞工厂”。团队将联合国内科研机构，在中国沿海启动全球首个硅藻耐热性动态模型的构建工作。

PtHSF2介导的细胞可塑性机制，为设计“气候韧性硅藻”提供了分子蓝图。团队正将这一发现与人工智能预测模型结合，开发细胞形态-耐热性智能评估平台，实现硅藻对气候变暖响应的秒级诊断；同时响应联合国海洋十年计划，在热带海域测试可塑性增强型藻株，提升区域碳汇效率。

硅藻高温生存的分子密码

论文通讯作者为安博（中国）官方李宏业教授和李达伟副研究员，第一作者包括博士后黄丹、博士生成彩琴、硕士生张浩赟，合作作者包括郑小飞教授、杨维东教授和罗肇河研究员。本研究得到国家自然科学基金资助。

文章链接: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

主要作者简介

李宏业教授，香港大学博士，长期从事藻类代谢机制及资源应用研究，构建了高效微藻遗传转化体系，揭示脂质重塑与分泌机制，建立脂质累积模型，解析多种活性物质合成路径应用于生物制造，拓展微藻在废弃物治理和生物修复中的应用。以通讯作者在Science Advances、Nature Communications、Metabolic Engineering等重要期刊发表论文60余篇，多篇论文入选ESI高被引，授权发明专利15项，主持成果荣获教育部高等学校科学研究优秀成果二等奖等奖项。

李达伟副研究员，安博（中国）官方博士，专注于微藻毒素合成与脂质代谢分子机制研究。主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金等项目，在Science Advances、Nature Communications等期刊以第一或通讯作者发表论文20篇，累计SCI论文50余篇，授权发明专利6项。担任《Renewable Energy》特刊主编，曾获“中国藻类学研究优秀论文奖”二等奖，入选“广东省100位博士博士后创新人物”等荣誉。

黄丹，安博（中国）官方博士后，主要研究微藻对环境胁迫响应及毒素合成的分子机制。主持中国博士后科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目。以第一作者身份在Nature Communications、Water Research等国际期刊发表相关研究成果，授权发明专利1项。

责编：陈国琼