红毛菜是一类古老而原始的红藻，兼具海水种和淡水种（暗紫红毛菜，Bangia atropurpurea）。其海水种Bangia fuscopurpurea（中文种名同属名：红毛菜）自然生长于潮间带，具有极高的营养价值，为我国特色栽培海藻物种，2021年入选农业农村部“十大优异水产种质资源”。红毛菜和暗紫红毛菜均具有很强的适应盐度变化的能力，但有关机制尚不明确。

中国水产科学研究院黄海水产研究所海洋藻类生物资源与功能研究团队通过对比研究红毛菜对低盐胁迫与暗紫红毛菜对高盐胁迫的响应，解析了红毛菜适应盐度变化的分子机制，相关研究成果在International Journal of Biological Macromolecules、International Journal of Molecular Sciences和Frontiers in Marine Science发表。

研究团队通过关联三代全长转录组和代谢组数据，发现在响应盐胁迫过程中，其差异表达基因和代谢物被显著富集到次生代谢物、脂类代谢、能量代谢等通路，揭示两种红毛菜为了适应盐度变化，快速调节其光合系统、膜系统和抗氧化系统，以清除在盐度变化过程中持续产生的大量活性氧。组学数据分析还发现质膜H⁺-ATPase和抗坏血酸-谷胱甘肽循环（AsA-GSH）在响应盐度变化过程中发挥重要作用。

该团队对红毛菜质膜H⁺-ATPase（BfPMHA）和AsA-GSH进一步深入研究。通过构建红毛菜酵母双杂文库，筛选到BfPMHA潜在互作蛋白，且通过转基因酵母验证了BfPMHA响应盐胁迫的功能，并揭示了红毛菜AsA-GSH 循环在应对低盐胁迫时的调控途径。相关研究为提高红毛菜产业应对环境盐度变化、培育抗逆优质新品种提供了理论依据。

黄海水产研究所博士后姚海芹为International Journal of Biological Macromolecules和International Journal of Molecular Sciences论文的第一作者，研究生牛赐桐为Frontiers in Marine Science论文的第一作者，汪文俊研究员为三篇文章的通讯作者。相关工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家藻类产业技术体系、山东省重大科技创新工程和中国水产科学研究院创新团队等项目的资助。

全文链接：

1. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.127466

2. https://doi.org/10.3390/ijms24087644

3. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1174472

图1. 红毛菜在高盐条件下差异表达基因的趋势分析

图2. 红毛菜和暗紫红毛菜代谢组数据的多元统计分析

图3. 红毛菜质膜H⁺-ATPase蛋白功能域进化分析

图4. 红毛菜AsA-GSH循环在低盐胁迫下的响应