光保护是有代价的：非光化学猝灭塑造了湖生红球藻生长与生产力之间的权衡

非光化学猝灭（NPQ）通过耗散过量吸收的光能来保护光合生物免受光损伤，但其在调控雨生红球藻（Haematococcus lacustris）生长、胁迫耐受性与虾青素积累之间平衡中的作用仍不明确。在本研究中，我们考察了增强的NPQ如何影响这种产虾青素微藻的光合性能、胁迫诱导分化及生产力。 我们通过在不同胁迫条件下进行培养测定、分析光合参数、开展色素谱分析以及全基因组重测序，分离并表征了一株NPQ增强型突变系A116。A116表现出更强且更快速的NPQ诱导，这一现象由LHCSR积累增加所驱动，导致其中等至高光条件下的光合电子传递下降以及光化学效率降低。 增强的NPQ延缓了高光条件下向富含虾青素的包囊转变的过程，从而在CO2受限条件下实现了更高的生物量积累。然而，在高CO2供应条件下，碳固定缓解了激发压并支持高效光合作用，此时增强的NPQ表型相较于野生型反而降低了生长和虾青素生产力。 这些结果表明，NPQ在雨生红球藻中调控着一种依赖环境背景的光保护与生产力之间的权衡关系。能量耗散能力的提高可在碳受限条件下改善高光耐受性，但当吸收的光能能够被高效用于碳同化时，这种提高则会产生不利影响。因此，藻类生产力的优化需要根据环境条件调节光保护能力，而非单纯最大化NPQ。

非光化学猝灭（non-photochemical quenching，NPQ）能够耗散过量吸收的光能，并保护光合生物免受光损伤，但其在调控雨生红球藻（Haematococcus lacustris）生长、胁迫耐受性与虾青素积累之间平衡中的作用仍不清楚。本文研究了增强的NPQ如何影响这种产虾青素微藻的光合性能、胁迫诱导分化及生产力。我们通过在不同胁迫条件下进行培养测定、分析光合参数、开展色素谱分析以及全基因组重测序，分离并表征了一株NPQ增强型突变系A116。A116表现出更强且更快速的NPQ诱导，这一特征由LHCSR积累增加所驱动，导致其在中高光条件下光合电子传递降低、光化学效率下降。增强的NPQ延缓了其在高光下向富含虾青素包囊的转变，使其在CO2受限条件下能够积累更多生物量。然而，在高CO2可利用条件下，由于碳固定缓解了激发压并支持高效光合作用，增强的NPQ表型相较于野生型反而降低了生长和虾青素生产力。上述结果表明，NPQ在雨生红球藻中调控着光保护与生产力之间一种依赖具体环境条件的权衡关系。能量耗散能力的增强可在碳受限条件下提高高光耐受性，但当吸收的光能能够被高效用于碳同化时，这种增强则会产生不利影响。因此，实现藻类生产力最优化需要根据环境条件调节光保护能力，而非一味最大化NPQ。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.19.745743v1?rss=1

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