热应力对海葵（Exaiptasia diaphana）中光系统II的光失活及修复过程的影响

《Journal of Experimental Marine Biology and Ecology》：Effects of thermal stress on the photoinactivation and repair of photosystem II in the sea anemone Exaiptasia diaphana

　　帕特里夏·C·席尔瓦（Patrícia C. Silva）|珍妮·梅洛·克拉维霍（Jenny Melo Clavijo）|西尔贾·弗兰肯巴赫（Silja Frankenbach）|若昂·塞罗迪奥（Jo?o Ser?dio）
阿威罗大学环境与规划系及环境与海洋研究中心（CESAM），葡萄牙阿威罗3810-193

**摘要**
海洋刺胞动物（如海葵和珊瑚）与Symbiodiniaceae甲藻之间的光合作用共生关系受到光照和温度等非生物因素的影响。海葵Exaiptasia diaphana被广泛用作研究Symbiodiniaceae-刺胞动物光合作用共生系统的模型。尽管对该共生关系的许多方面进行了广泛研究，但关键的光生理过程（如光系统II（PSII）的光失活机制和修复机制）仍知之甚少。在本研究中，我们利用携带Breviolum属内共生甲藻的E. diaphana个体，在热应力（16°C和32°C）条件下，通过叶绿素荧光测量技术以及作为蛋白质合成抑制剂的林可霉素，来表征PSII对光失活的敏感性及其修复能力（分别用光失活速率kPI和修复速率kREC表示）。结果表明，无论热应力水平如何，共生体PSII的修复能力（kREC）均高于其光失活敏感性（kPI）。高温增加了PSII受损的脆弱性并降低了其修复能力；相反，低温降低了PSII受损的敏感性，但显著降低了修复机制的效率。通过研究E. diaphana与Breviolum光合作用共生关系对热应力的敏感性，本研究为了解刺胞动物-甲藻光生理脆弱性和恢复力提供了见解，有助于理解环境变化的潜在影响。

**1. 引言**
虽然动物无法进行光合作用，但它们可以通过与藻类和蓝细菌等光合单细胞生物建立共生关系（称为光合作用共生）从中受益（Venn等人，2008；Melo Clavijo等人，2018）。在光合作用共生关系中，自养伙伴（光生物）向宿主提供光合产物，同时从宿主代谢中获取光合作用所需的物质（Goulet等人，2005；Davy等人，2012；Pasaribu等人，2015；Aihara等人，2016；Christa等人，2018；Bedgood等人，2020；Strumpen等人，2022）。其中最受研究的光合作用共生类型之一是刺胞动物与Symbiodiniaceae科甲藻之间的共生关系。这种共生关系被认为起源于三叠纪中期，并在营养贫乏（即寡营养）的海洋环境中使双方都能繁荣发展（Stat等人，2006），珊瑚礁是最著名的例子。珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一，被认为是生物多样性的热点（Roberts等人，2002），为超过5亿人提供多种资源（Moberg和Folke，1999；Hoegh-Guldberg，2011；Voolstra，2013；Xu和Zhao，2014；Woodhead等人，2019）。由于珊瑚礁提供的益处，它们被视为维持海洋资源生产力的“关键生态区域”，也是健康海洋环境的生态指标（Xu和Zhao，2014）。

刺胞动物-甲藻共生关系受到温度等非生物因素的强烈影响（Voolstra，2013；Brennan，2019）。海洋温度升高会导致白化现象，这是由于刺胞动物宿主失去藻类共生体所引起的应激反应，通常会导致珊瑚死亡（Weis，2008；Lesser，2011；Wang等人，2023）。然而，并非所有刺胞动物-甲藻共生关系对白化的敏感性都相同，因为这取决于双方生理特性与其非生物栖息地之间的复杂相互作用（Swain等人，2016；Matsuda等人，2020）。Symbiodiniaceae甲藻在碳固定和耐高温方面具有广泛的生理可塑性（Foo等人，2019；Bedgood等人，2020），这反过来赋予了整个共生体不同程度的抵抗力（Goulet等人，2005）。珊瑚及其共生体正在缓慢适应，但预计热异常的频率和强度将增加，导致大多数珊瑚礁面临引发白化的温度（Van Hooidonk等人，2016；Hughes等人，2017）。

热应力会抑制细胞功能并增加代谢需求，迫使宿主和光生物分解能量储备（Doering等人，2023）。特别是对于光生物而言，其光合装置在光合电子传递链的多个环节极易受到热诱导的光损伤。类囊体膜破坏（Tchernov等人，2004；Botana等人，2022）和RUBISCO酶抑制（Bhagooli，2013）被认为是光合装置的薄弱环节，可能是白化的潜在诱因（Doering等人，2023；Deore等人，2024）。然而，热应力引起的主要过程之一是光抑制，即高光照下光系统II（PSII）反应中心D1蛋白的高光损伤（Warner等人，1999）。当PSII光失活速率超过其修复能力时，光抑制会降低光生物的光合效率（Bachmann等人，2004；Jones，2004；Tikkanen等人，2014；Campbell和Ser?dio，2020）。光抑制会导致D1蛋白失活，从而减少功能性PSII的数量（Sundby等人，1993）。这一过程通过重新合成D1蛋白来恢复活性PSII中心（Bachmann等人，2004；Tyystj?rvi，2013；Campbell和Ser?dio，2020）。PSII的修复依赖于光照，因为光照是支持ATP合成所需的电子传递过程所必需的（Murata等人，2012），进而用于蛋白质合成和替换（Murata等人，2007）。光失活速率与修复速率之间的平衡（分别用常数kPI和kREC表示）决定了PSII光抑制的程度（Hakala-Yatkin等人，2010；Murata等人，2012）。光失活的相对量子产率（?PI）是一个常用的生态生理指标，可用于独立于光照强度的情况下比较具有相似光学特性的样本（Ser?dio和Campbell，2021）。

测量光抑制和修复速率的常用方法是使用抗生素林可霉素（Bachmann等人，2004；Campbell和Tyystj?rvi，2012）。林可霉素抑制叶绿体蛋白质合成，从而阻止光失活的PSII的修复（Adams等人，2008；Murata等人，2012；Tyystj?rvi，2013）。它专门针对叶绿体，不会干扰植物线粒体的翻译过程（Bachmann等人，2004；Campbell和Tyystj?rvi，2012；Tyystj?rvi，2013；Campbell和Ser?dio，2020）。由于D1蛋白的更新速率远高于其他蛋白，因此认为只有D1蛋白的合成受到抑制（Bachmann等人，2004）。

海葵Exaiptasia diaphana（Rapp，1829）因其快速繁殖和易于在共生（携带Symbiodiniaceae甲藻）及自由共生状态下培养而被广泛用作海洋光合作用研究的生物模型（Baumgarten等人，2015；Matthews等人，2016；Brennan，2019；Dungan等人，2020）。与难以在实验室环境中维持的珊瑚不同，E. diaphana具有很强的耐受性，能适应广泛的温度、盐度和光照条件（Weis，2008），使其成为研究共生关系、应激反应和遗传学的理想模型（Baumgarten等人，2015；Bucher等人，2016；R?decker等人，2018；Roberty等人，2024）。尽管该模型在光合作用研究中得到广泛应用（Hartman等人，2019；Dungan等人，2020；Tortorelli等人，2020；Dungan等人，2022；Eliachar等人，2022；Doering等人，2023），但其光抑制反应尚未得到充分研究，尤其是在多重应力条件下。本研究通过探讨光照和热应力对E. diaphana及其光生物的影响，特别是PSII的光失活和修复过程，为其适应环境变化的能力提供了见解。

**2. 材料与方法**
**2.1. Exaiptasia diaphana的培养**
携带Breviolum属甲藻的E. diaphana样本在100升（100 × 40 × 50厘米）的水族箱中培养，使用人工海水（Pro-Reef Sea Salt，Tropic Marin，德国），盐度为35，pH值为8.2，温度由V2Therm数字加热器（TMC Aquarium，里斯本）调节。光照由AquaRay-Solid State Lightning Systems（TMC Aquarium，里斯本）提供，强度为45 μmol quanta m?2 s?1，光照周期为12小时光照、12小时黑暗。水质通过V2PowerFilter 400（TMC Aquarium，里斯本）维持，盐度通过V2Auto Top Up控制系统调节，该系统从60升储水器中泵送蒸馏水以补偿蒸发。每两周更换20%的水，并清洁所有设备。海葵每周喂食两次，使用Artemia卤虫和Artemio Mix（JBL，德国）培养。使用水质测试试剂盒（Salifert，德国）监测水中的氨（NH3）、硝酸盐（NO3）和亚硝酸盐（NO2）含量。

**2.2. 样品制备**
海葵被培养在定制的浅型24孔黑色培养板上，每个孔中放置一个个体。这些培养板放置在水中，但可以单独取出每个孔进行生理测量，并仅对选定的个体施加林可霉素，而不影响其他海葵。处理后的海葵被冷冻处理并丢弃，以防止污染水族箱中的其他海葵。将海葵放入相应的孔中后，在水族箱中放置24小时以使其附着。培养板使用BeeSupply 1.75毫米PLA线材（BeeVeryCreative，葡萄牙）通过HelloBeePrusa 3D打印机（BeeVeryCreative，葡萄牙）3D打印而成。

**2.3. 叶绿素荧光测量**
使用成像脉冲幅度调制（PAM）荧光仪（FluorCAM 800MF；Photon System Instruments，捷克共和国）测量体内叶绿素a荧光，该仪器包括计算机控制器（SN-FC800–082，PSI）和CCD相机（CCD381，PSI），镜头焦距为f1.2（2.8–6毫米，Eneo，日本）。红色LED面板（峰值621纳米）用作光刺激源，施加强度为1137 μmol quanta m?2 s?1的光照，并作为饱和脉冲源（> 7000 μmol quanta m?2 s?1）。入射辐照度使用校准的平面PAR传感器（mini quantum sensor LS-C和ULM-500单元；Heinz Walz，德国）测量。在样品测量区域内进行多次测量并取平均值。捕获的叶绿素荧光图像（512 × 512像素）使用FluorCam7软件v.1.2.5.24处理，以确定暗适应样本（Fo，Fm）和光适应样本（Fs，Fm'）的最小和最大荧光水平。仅使用培养板的8个中心孔，以确保光照均匀。PSII的最大量子产率和有效量子产率（Fv/Fm和ΔF/Fm'）通过以下公式计算：
(1) Fv/Fm = Fm ? Fo
ΔF/Fm' = Fm' ? Fs

**2.4. 林可霉素的制备和施用**
海葵暴露于20 mM的林可霉素盐酸盐一水合物溶液中（Alfa Aesar，美国）。该浓度是根据对海葵的初步实验确定的，也与之前用于海蛞蝓的研究相同（Christa等人，2018）。制备林可霉素溶液后，根据需要调整pH值以匹配水族箱中的pH值（约8.2）。每次实验前都新鲜配制工作溶液（Bachmann等人，2004）。将含有林可霉素溶液的烧瓶放入水浴中以平衡温度。施用前，先从每个孔中去除海水，然后替换为林可霉素溶液或过滤后的对照海水（每个孔重复4次）。实验前将孔置于黑暗中1小时。

**2.5. 光应力实验**
每个孔中放置一个海葵的培养板放置在预热至25–26°C的水套中，该温度与水族箱中的生长温度相同。光照前，海葵在黑暗中适应15分钟，期间每5分钟测量一次Fv/Fm（暗适应阶段），以获得光照前的Fv/Fm参考值。样本分别暴露于1、2、3和4小时的高强度光（1137 μmol quanta m?2 s?1）下，随后进行15分钟的黑暗恢复期（图1）。在光照过程中，每隔5分钟施加一次饱和脉冲以测量有效量子产率（ΔF/Fm'），而在黑暗中的恢复阶段，测量PSII的最大量子产率（Fv/Fm）。恢复阶段结束时测得的Fv/Fm值用于评估光抑制损伤的程度。PSII光失活速率常数（kPI）和修复速率常数（kREC）是根据光照强度（E）和光照时间（T）后Fv/Fm的下降情况计算得出的，通过公式LD = E × T（mol quanta m?2）计算光照剂量，具体方法参考Ser?dio等人（2017年）的研究：(2)AET=kRECE+kPIEe?kPIE+kRECETkPIE+kRECEDownload: 下载高分辨率图像（196KB）Download: 下载全尺寸图像图1. 实验装置。样品放置在一个位于成像PAM荧光计（FluorCAM）相机下方的孔板中，并连接到一个水浴中以控制实验过程中的温度。实验包括一个黑暗中的预应力阶段（15分钟）、一个光照应力阶段（1-4小时）和一个后应力阶段（15分钟）。图由BioRender.com创建。其中A是PSII的功能分数，根据光照应力前后测得的Fv/Fm值之比计算得出。PSII的失活速率kPI（s?1）是在林可霉素存在下确定的，在这种情况下kREC = 0，因此可以通过以下公式计算kPI：(3)AET=e?kPIET光失活的相对量子产率?PI（m2 μmol quanta?1）是根据kPI(E)与E的线性回归方程的斜率计算得出的：(4)?PI=kPIEE通过分别在16°C和32°C下重复上述实验，并仅施加一种E和T的组合（1137 μmol quanta m?2 s?1持续4小时）来研究冷应力和热应力的影响。2.6. 统计分析为了评估处理、时间和温度对kPI和kREC的影响，使用了R语言中的car包（Fox等人，2012年）进行了两因素方差分析（Type III ANOVA）。在第一次分析中，处理和时间被作为主要因素，同时测试了它们的交互作用。在第二次分析中，处理和时间被作为主要因素；而在修复和损伤的分析中，kREC和kPI被作为主要因素。由于某些处理和时间组合中存在缺失值和方差不等，我们使用sandwich包中的vcovHC函数（Zeileis等人，2020年）调整了模型，以使用稳健的标准误差。使用emmeans包（Lenth等人，2018年）进行成对比较，并通过Tukey's HSD事后检验来控制多重比较。3. 结果3.1. 光失活和修复在生长温度下进行的光应力实验中Fv/Fm的变化如图2所示。实验开始时，未经处理的样本和经林可霉素处理的样本的Fv/Fm平均值分别为0.68 ± 0.02和0.63 ± 0.02。在高光照开始后，所有样本的Fv/Fm急剧下降到0.2以下，在光照过程中出现波动，但处理组和未处理组之间没有明显差异。然而，在恢复阶段，未经处理的样本逐渐恢复到接近其预应力水平的值（Fv/Fm = 0.50 ± 0.03），而经林可霉素处理的样本的恢复较为有限，其值显著低于未经处理的样本（Fv/Fm = 0.31 ± 0.04；p = 0.038）。随着光照剂量的增加，未经处理的海葵的Fv/Fm恢复相对稳定。在高光照1小时后，这些海葵恢复到初始Fv/Fm值的约84%，4小时后恢复到75%（p = 0.541）。在3小时时观察到一个例外，海葵的恢复率显著降低（71%），与1小时和2小时相比（p = 0.0115和p = 0.014）。处理组在1小时和2小时、3小时以及4小时之间显示出显著差异（p = 0.008；p < 0.001和p < 0.001），3小时和4小时的处理之间也有显著差异（p < 0.001）。未经处理的海葵的Fv/Fm从1小时后的75%下降到4小时后的39%（p < 0.001）。经林可霉素处理的海葵，由于PSII修复受到抑制，在所有光照持续时间（1-4小时）内显示出显著较低的恢复率（p = 0.038；p = 0.001；p < 0.001；p < 0.001）。Download: 下载高分辨率图像（624KB）Download: 下载全尺寸图像图2. 不同光照时间（1-4小时）和后应力期间Fv/Fm（暗相）和ΔF/Fm'（光相）的变化。黑色条形代表黑暗中的预应力和后应力阶段，白色条形代表光照应力阶段。每个实验使用了8个海葵，其中4个暴露于林可霉素，4个未经处理。每个光照时间代表一个独立的实验。误差条代表1个标准误差。3.2. kPI、kREC和?PI为了验证Fv/Fm的下降是否是光照剂量（LD）依赖的过程，将光照应力后的Fv/Fm恢复作为LD的函数绘制出来（图3）。经林可霉素处理的样本显示出随着光照剂量的增加，功能性PSII的比例呈指数下降。相比之下，对照组样本在最初显示出功能性PSII比例的急剧下降，随后在达到2小时的光照剂量后趋于稳定。对于经林可霉素处理的样本，使用方程（3）的拟合得出PSII的光失活速率常数为kPI = 6.26 × 10?5 s?1。使用这个估计值，将方程（2）拟合到未经处理样本的结果上，得到修复速率常数kREC = 1.55 × 10?4 s?1。通过应用方程（4），估计出PSII光失活的相对量子产率为ΦPI = 0.55 × 10?7 m2 μmol quanta?1。Download: 下载高分辨率图像（102KB）Download: 下载全尺寸图像图3. 功能性PSII比例（A）作为光照剂量（LD）的函数的变化，对于经林可霉素处理的和未经处理的样本。数据是4次独立测量的平均值。误差条代表1个标准误差。线条分别代表对未经处理和经林可霉素处理的样本应用方程（2）和（3）的拟合结果。3.3. 热应力在生长温度下进行的实验表明，高光照4小时后的光合作用恢复最低。因此选择相应的光照剂量来研究后续实验中的冷应力和热应力效应（图4）。在光照应力开始之前，Fv/Fm水平稳定下来，因为海葵已经适应了测试的温度和黑暗条件。在高光照暴露后，可以观察到Fv/Fm响应的明显差异，经林可霉素处理的样本显示出比对照组更低的值（p < 0.05；图4）。在16°C下（图4A）观察到一个例外，经处理和未经处理的海葵的恢复相似，分别达到其光照前Fv/Fm值的67%和66%（p = 0.917）。在32°C下暴露的海葵（图4C）中，经林可霉素处理的个体的恢复仅达到34%，而未经处理的个体恢复到65%，与光照前的值相比（p = 0.009）。在16°C和32°C下，kPI值（0.29 × 10?4 s?1和0.86 × 10?4 s?1）与生长温度下的值相比仅有轻微变化，表明光抑制在所有测试温度下的影响最小。Download: 下载高分辨率图像（281KB）Download: 下载全尺寸图像图4. 温度和光照应力-恢复实验。示意图显示了在16°C（A）、25°C（B）和32°C（C）下，暴露于1100–1200 μmol quanta m?2 s?1光照4小时（虚线之间的区域）对Fv/Fm的影响，对照组（未经处理，深蓝色）和经林可霉素处理（Linc，浅蓝色）样本的影响。误差条代表1个标准误差。（关于此图例中颜色的解释，请参阅本文的网络版本。）相比之下，PSII修复速率（kREC）显示出更大的变异性，热应力对恢复的影响比冷应力更强（32°C和16°C分别为1.31 × 10?4 s?1和0.64 × 10?4 s?1；图4A，C）。尽管对照组和经林可霉素处理样本之间的差异不如25°C时明显，但它仍然表明修复能力降低（kREC = 1.31 × 10?4 s?1）。ΦPI值随温度升高而增加，在16°C时最低，在32°C时最高。不同温度下kPI和kREC的平均值之间存在显著差异（p < 0.05）（图5）。关于kPI，比较16°C与25°C和32°C处理时发现显著差异（p < 0.001；p = 0.002），而32°C与对照组相比没有显著差异（p = 0.281）。至于kREC，25°C和32°C之间没有显著差异（p = 0.232）。然而，25°C和16°C之间以及16°C和32°C之间发现了显著差异（p = 0.019；p = 0.026）。Download: 下载高分辨率图像（67KB）Download: 下载全尺寸图像图5. 热应力对光失活速率常数（kPI）和修复速率常数（kREC）的影响。8次重复实验的平均值。误差条代表1个标准误差。* 表示差异显著（p < 0.05）。4. 讨论4.1. Exaiptasia中的PSII光失活和修复林可霉素已被广泛用于抑制叶绿体蛋白质合成并阻断PSII D1蛋白的修复（Adams等人，2008；Murata等人，2012；Tyystj?rvi，2013）。它已被应用于多种光合生物，包括植物叶片（Tyystj?rvi和Aro，1996；Bailey等人，2002；Bachmann等人，2004）、大型藻类（Baroli和Melis，1996）、硅藻（Hagenbuch和Pinckney，2012）、甲藻（Warner和Suggett，2016；Karim等人，2015）和蓝细菌（Soitamo等人，2017）。林可霉素也成功应用于抑制珊瑚中的PSII修复（Jeans等人，2013；Schrameyer等人，2016），但据我们所知，它从未被用于研究海葵中的PSII失活和修复。观察到PSII失活随光照剂量呈指数下降（图3），这证实了当PSII修复受到抑制时预期的一阶衰减（Tyystj?rvi和Aro，1996；Tyystj?rvi，2013；Ser?dio等人，2017）。这表明林可霉素能够穿透海葵的组织并抑制内共生体中的D1修复过程。确认功能性PSII比例随光照剂量呈指数下降，使得可以使用方程3来估计冷应力和热应力下的kPI和kREC速率。通过使用PSII修复抑制剂，可以更好地理解非生物应力对光合作用性能以及最终生长的不利影响，这归因于光抑制过程的相关重要性。通过使用PSII修复抑制剂，可以独立于修复过程的干扰影响来揭示PSII对光失活的内在敏感性。通过估计kPI和kREC，可以分别评估应力对PSII光失活和修复的影响。前者衡量了在应力下抵抗和防止损伤的能力，后者衡量了PSII的恢复能力，量化了D1蛋白替换和PSII功能恢复的有效性。kPI和kREC的联合量化提供了一种评估这两种过程如何共同减少净光抑制的方法，揭示了耐受非生物应力的机制（Campbell和Ser?dio，2020）。本研究的结果表明，在所有情况下kREC都超过了kPI，尤其是在无应力条件下（控制温度），此时kREC的值是kPI的两倍多。这表明与研究中的海葵相关的光合共生体依靠增强修复受损PSII的能力来应对热应力，而不是防止光失活。这种高效的修复能力可能有助于从联合光照和热应力中快速恢复光合作用。4.2. 热应力的影响研究发现，冷应力和热应力对PSII的光失活和修复有不同的影响。冷暴露导致kPI和kREC相对于对照组测量值分别下降了约54%和58%。kREC的下降表明修复光损伤PSII的能力降低，这一结果与先前的研究一致，这些研究记录了低温会减缓蛋白质合成，包括对PSII修复至关重要的D1蛋白的合成（Allakhverdiev和Murata，2004；Mohanty等人，2007；Nishiyama和Murata，2014）。另一方面，kPI的下降表明PSII对光失活的敏感性减弱，反映在低温下对损伤的耐受能力增强。这一结果似乎与常见的观察相反，即低温会由于光抑制机制（如PSII初级电子受体的双还原和通过重组过程产生单线态氧）而增加PSII的失活。尽管这一结果的原因尚未完全明了，需要进一步研究来深入探讨，但观察到的关键绩效指标（kPI）下降可能是因为所施加的温度相对较低，不足以引起显著的压力。此外，可以假设较低的温度导致海葵触手的收缩，从而增加了光合共生细胞之间的自我遮蔽效应，进而减轻了高光照带来的光损伤。已有研究表明，在寒冷条件下Exaiptasia的海葵触手会发生收缩（Gadelha等人，2017年），但其与共生体光合作用的关系尚未得到研究。另一方面，热应力对PSII的光抑制作用要显著得多。高温增强了PSII对光损伤的敏感性（kPI增加了36.5%），同时也显著降低了其修复能力（kREC减少了12.3%），从而对内共生体的光合系统产生了负面影响。这种双重效应使得热应力具有特别强的光抑制作用，因为修复过程受到限制，无法跟上光损伤的速度。这些发现与先前的研究结果一致，即高温会破坏PSII蛋白复合体并减少D1蛋白的生成和周转，而这两者对PSII的修复至关重要（Chan等人，2025年；Warner等人，1999年；Murata等人，2007年；Takahashi等人，2009年；Domingues等人，2012年；Mizusawa和Wada，2012年；Sakata等人，2013年；Deore等人，2024年）。

相比之下，冷应力对kPI和kREC的影响更为显著。低温通过抑制蛋白质合成（包括PSII的主要靶标D1蛋白）来限制PSII的修复（kREC降低），而D1蛋白是PSII形成的关键组成部分。低温特别影响前D1蛋白的加工过程，这是成熟D1蛋白形成及后续功能性PSII复合体组装的关键步骤（Bártolo等人，2023年）。然而，低温对这两种修复速率的降低程度相同，这意味着修复能力的下降可能在一定程度上被较低的光损伤所抵消，从而导致整体的光抑制效应较小。相比之下，高温同时增加了光损伤的易感性和PSII的修复能力下降，这两个过程共同导致了更严重的光抑制效应，对光合共生体的光合性能产生了更大的影响。热应力加剧了光抑制作用，直接导致产氧复合体的失活，而这一组件在高温下更加脆弱，从而增加了kPI。同时，高温还抑制了PSII的修复过程（kREC降低），阻碍了受损D1蛋白的替换，并放大了累积的损伤（Bártolo等人，2023年）。这些结果突显了高温对Exaiptasia共生体PSII功能产生负面影响的特殊性（Chan等人，2025年）。这种效应可能不仅限于Exaiptasia，也可能普遍存在于刺胞动物与甲藻的共生关系中，包括造礁珊瑚，这对气候变化和海洋温度升高的背景下珊瑚礁生态系统的整体影响具有重要意义。

据我们所知，这项研究首次提供了Exaiptasia海葵的PSII光失活率和修复率（kPI和kREC）的估计值。这些率已在多种光合生物中进行了测量，包括光合共生生物，使用了不同的技术来测定光合活性（Ser?dio和Campbell，2021年）。然而，在甲藻及其共生关系的研究中，由于海洋变暖和热浪对珊瑚白化事件的直接影响，大多数研究都集中在热应力上（Carilli等人，2009年；Hartman等人，2019年；Allen-Waller等人，2024年；Rosic等人，2024年）。直接与其他研究结果进行比较可能存在问题，因为不同研究中施加的光照剂量（入射辐照度和暴露时间）各不相同，导致不同程度的光应力（Ser?dio等人，2017年）。在PSII失活方面，可以通过计算和比较PSII光失活的相对量子产率ΦPI（Campbell和Tyystj?rvi，2012年；Ser?dio和Campbell，2021年）来暂时克服实验条件差异。然而，ΦPI仅适用于具有相同光学特性的样本，因为它基于入射光，而不是实际被吸收并导致光失活的辐照度，而这在光学薄样本（如微藻悬浮液）和光学厚样本（如大型藻类、珊瑚或叶片）之间差异很大（Ser?dio和Campbell，2021年）。

本研究中测得的ΦPI值在Ragni等人（2010年）测得的范围内（0.19–0.49 m2 μmol quanta?1），但低于Karim等人（2015年）报告的自由生活光合甲藻的数值（1.2–6.3 m2 μmol quanta?1）。然而，这些值更接近于光学厚样本（如大型藻类或叶片）中观察到的较低值，而不是直接暴露在入射光下的微藻中的较高值（Ser?dio和Campbell，2021年）。这可能是由于海葵透明的组织结构（因此被称为“玻璃海葵”），使得入射光与到达内共生体的光强度之间的衰减较小。这些结果可能归因于甲藻内共生体的内在光生理特性。最近的一项元分析研究（Ser?dio和Campbell，2021年）显示，在蓝细菌和几种微藻中，Pyrrophyta类群的ΦPI值最低，可能反映了PSII对光压力的低敏感性或高抵抗力。这些结果也可能是因为海葵体和触手在强光下的收缩，这是一种已记录的光保护行为（Pearse，1974年；Levy等人，2003年；Kishimoto等人，2023年）。这会导致组织厚度增加和内共生体的自我遮蔽，类似于在更光学密集的结构中发生的现象。

**作者贡献声明：**
Patrícia C. Silva：验证、方法学、调查、数据分析、数据整理、初稿撰写。
Jenny Melo Clavijo：验证、调查、概念化、审稿与编辑。
Silja Frankenbach：方法学、调查、概念化、审稿与编辑。
Jo?o Ser?dio：方法学、调查、资金获取、概念化、审稿与编辑、初稿撰写。

**伦理批准：**
本研究无需伦理批准。

**资金支持：**
本工作得到了葡萄牙科学技术基金会（FCT）的资助，项目编号为CESAM-Centro de Estudos do Ambiente e do Mar，参考编号分别为UID/50017/2025（doi.org/10.54499/UID/50017/2025）和LA/P/0094/2020（doi.org/10.54499/LA/P/0094/2020）。SF还获得了FCT个人科学就业激励计划的支持（DOI: 10.54499/2021.02653.CEECIND/CP1659/CT0012）。