近日，深圳大学高等研究院潘科研究员课题组在国际环境科学领域的权威期刊Journal of Hazardous Materials（影响因子：7.91, 中科院JCR一区TOP）上成功发表了一篇题为“The roles of silicon in combating cadmium challenge in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum”的研究论文。

潘科研究员课题组在研究中发现：人类活动增加了氮和磷的入海通量，使沿海水体富营养化；然而，硅的入海通量在过去几十年基本保持不变或有所减少，导致近海水体中的氮：硅和磷：硅的比例持续上升，进而影响了硅藻的优势地位。过往的研究表明，硅酸盐可能成为限制近海硅藻生长的环境因子，但却很少有研究者关注营养盐失衡对于海洋硅藻累积重金属镉的影响。因此在本项研究中，潘科课题组试图研究硅酸盐水平对海洋硅藻三角褐指藻抵御镉毒性的影响，并且发现：硅酸盐水平可以极大地影响硅藻对镉的累积和对镉的耐受性。

该项研究揭示了硅增强硅藻重金属耐受性的细胞学机制：（1）富含硅的硅藻细胞可以吸附更多的镉，但它们排出镉的速率也更高。（2）通过原子力显微镜和X射线光电子能谱可以发现，高硅条件下培养的硅藻细胞，其细胞壁硅化程度增加且含有更多的硅醇基团，而硅醇基团可以显著降低硅藻细胞的表面电势，所以高硅细胞可以吸附更多的镉离子。（3）虽然高硅细胞会吸附更多的镉，但这些镉主要分布在细胞壁表面而没有进入细胞内部。而且，富含硅的三角褐指藻细胞可以通过下调负责镉内流的转运子ZIP和上调负责镉外排的转运子ATPase5-1B的基因表达，从而抑制镉在细胞内的累积。研究结果体现了硅在海洋硅藻应对金属胁迫和维持自身金属稳态过程中所起的重要作用。

该论文的第一作者为深圳大学高等研究院的博士后马捷博士和周贝贝博士，通讯作者为高等研究院的潘科研究员。研究得到了国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、中国博士后科学基金的资助，深圳大学为第一完成单位。在博士后期间，马捷博士已在Journal of Hazardous Materials、Aquatic Toxicology、Chemosphere、Science of Total Environment等主流环境科学杂志上发表了多篇研究论文。

研究成果链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121903