林 昕,陈曦贝,石哲萱,王宏伟

(1.厦门大学海洋与地球学院,近海海洋环境科学国家重点实验室,厦门市海湾生态保护与修复重点实验室,福建 厦门 361102;2.重庆市九龙坡区生态环境局,重庆 400050)

光合生物通过光合固碳过程,吸收CO2和H2O,产生有机物并释放O2,提供地球上几乎所有生命赖以生存的物质和能量,重要意义不言而喻.碳酸酐酶(CA;EC 4.2.1.1)是碳浓缩机制(CCM)的关键酶,能有效催化HCO3-与CO2间的可逆转换,是决定光合固碳效率的重要因素,也是深入了解藻类光合固碳机制必不可少的关键环节.CA基因家族具有复杂的遗传多样性,体现为不同的类型、亚细胞分布和功能多样性.随着近年来对多种模式微藻光合固碳过程认识的逐步加深,藻类中不同类型CA的亚细胞分布和功能研究屡见突破性进展.本文综述CA的类型、分布及基因家族多样性,阐述其在不同微藻光合固碳中的作用,进而对其在生态系统碳循环过程中的重要意义及其应用转化前景展开讨论.

1 海洋藻类的光合固碳与CCM

海洋中的光合藻类是地球上重要的初级生产者,通过光合作用贡献了海洋初级生产力的95%[1]和全球初级生产力的46%[2],在全球的碳循环和生态平衡过程中扮演着重要角色.光合固碳由一系列复杂的生化反应组成,固碳效率受多种因素制约,其中有两个关键因子起着不可忽视的作用,分别是光合作用卡尔文循环中的关键酶——捕获CO2执行同化反应的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RuBisCO),及其同……