米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)是一种常见的有毒有害甲藻,近年来频繁在我国沿海形成赤潮,严重影响生态系统,并造成巨大的经济损失。研究发现,米氏凯伦藻化感作用和抗摄食机制可能在米氏凯伦藻种群维持和赤潮的发生、发展中具有重要作用。为进一步了解米氏凯伦藻抗摄食行为和机制,本文以安氏伪镖水蚤(Pseudodiaptomus annandalei)和卤虫(Artemia salina)为浮游动物模型,观察了米氏凯伦藻对浮游动物摄食的生理、生化响应,并采用转录组学方法对米氏凯伦藻抗浮游动物摄食的分子机制进行了探讨。实验分直接暴露组(摄食组)和间接暴露组(滤液组),直接暴露组直接将米氏凯伦藻与浮游动物共培养,间接摄食组将米氏凯伦藻暴露在米氏凯伦藻与浮游动物共培养后的滤液中,其中存在摄食诱导产生的次生代谢物质。结果发现,1)直接暴露在安氏伪镖水蚤或卤虫存在的环境中后,米氏凯伦藻生长受到明显抑制,光合速率下降,溶血毒素生成增多,碳水化合物和中性脂的积累增多,脂肪酸组成比例发生变化;间接暴露组的情况类似。表明摄食压力能够诱导并促进溶血毒素的合成,间接暴露组中藻细胞溶血活性的提高暗示米氏凯伦藻能通过滤液中的化感物质感知摄食压力并促进溶血毒素等次生代谢物的合成。2)转录组分析结果显示,不管是直接暴露还是间接暴露,浮游动物可显著影响米氏凯伦藻基因的表达。与安氏伪镖水蚤共存时,米氏凯伦藻中4907个基因表达发生明显变化。置于安氏伪镖水蚤共培养过的滤液中后,米氏凯伦藻中13,671个基因表达发生显著变化。进一步分析发现,直接暴露组米氏凯伦藻中与光合作用相关的基因表达显著下调,与能量代谢、碳代谢、脂质代谢相关的基因以及某些ABC转运蛋白表达显著上调,提示受到强烈摄食压力后,米氏凯伦藻光合系统I和光合系统II受到影响,光合作用受到显著抑制,但同时米氏凯伦藻糖酵解、TCA循环明显增强,脂质代谢受到影响。表明强的摄食压力提高了米氏凯伦藻的能量代谢和碳代谢,促进了米氏凯伦藻电子传递链的质子电子跨膜转运,进而影响米氏凯伦藻的呼吸速率,促进能量的生成传递、总碳水化合物的积累,并改变了脂肪酸组成比例,推测米氏凯伦藻产生更多的能量以及调控自身的营养组成来对抗摄食压力。ABC转运蛋白的上调提示米氏凯伦藻次生代谢物合成转运增强,通过ABC转运蛋白将胞内毒素等化感物质运输到细胞膜或外界环境中以抵抗摄食压力。与鞭毛相关的轴突蛋白基因表达上调,推测米氏凯伦藻增强运动性能来躲避摄食者。与直接摄食组有所不同,间接摄食组米氏凯伦藻中光合作用相关基因Psb27和PetH显著上调,氧化磷酸化相关基因如Ndufs6和SDH1显著下调,提示米氏凯伦藻对摄食压力的响应因压力的程度不同而不同。总之,摄食压力下,米氏凯伦藻会产生一系列生理生化响应,溶血毒素合成增加,碳水化合物和中性脂的积累增多,脂肪酸组成比例发生变化,光合作用、能量代谢、碳代谢、脂质代谢相关基因以及某些ABC转运蛋白表达发生显著变化。这些结果表明,除了生成溶血毒素直接影响摄食者生存外,米氏凯伦藻还会通过改变能量代谢过程、调控自身营养组成、甚至增强其游动性等来对抗摄食压力。