Diatom cells utilize a variety of metabolic pathways to cope with internal energy imbalances caused by stressful environmental conditions. In this study, the model diatom species, Thalassiosira pseudonana, was grown in nutrient replete and nitrate (NO3−)- and dissolved silicate (Si)-depleted media at three growth temperatures (4, 17, 28 °C) to determine how nutrient enrichment and temperature affects diatom growth, photosynthetic efficiency, nitrate reductase (NR) enzyme activity, biogenic silica (bSiO2) deposition, and NR gene expression. Growth rates for nutrient-replete cultures were highest at 17 °C. Across all nutrient treatments, the cells grown at 17 °C had an average Fv/Fm of 0.44 ± 0.006, while the cells were grown at 4 °C and 28 °C had an average Fv/Fm of 0.37 ± 0.004 and 0.38 ± 0.01, respectively. Activity of NR was variable across treatments with no significant effect of temperature. The relative expression of the targeted NR gene was, on average, ~ 10 times higher in the 4 °C cultures and ~ 4 times higher in the 28 °C than in the 17 °C cultures, while the activity of the NR enzyme was generally highest in the cultures grown at 17 °C that were enriched with NO3−. Cells grown under nutrient-replete conditions had significantly higher bSiO2 deposition rates at 4 °C than cells grown at 17 and 28 °C. These data support the notion that cold, nutrient-replete conditions lead to increases in diatom silicification and that NR activity may be regulated downstream of mRNA transcription under specific environmental conditions.

中文翻译：

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三种生长温度下假藻硅藻的光合效率和营养生理学

硅藻细胞利用多种代谢途径来应对由压力环境条件引起的内部能量失衡。在这项研究中，模型硅藻物种 Thalassiosira pseudonana 在三个生长温度（4、17、28 °C）下在营养充足、硝酸盐 (NO3−) 和溶解硅酸盐 (Si) 耗尽的培养基中生长，以确定营养如何富集和温度影响硅藻生长、光合效率、硝酸还原酶 (NR) 酶活性、生物二氧化硅 (bSiO2) 沉积和 NR 基因表达。营养丰富的培养物的生长速度在 17 °C 时最高。在所有营养处理中，在 17 °C 下生长的细胞的平均 Fv/Fm 为 0.44 ± 0.006，而在 4 °C 和 28 °C 下生长的细胞的平均 Fv/Fm 为 0.37 ± 0.004 和 0.38 ± 0.01 ， 分别。NR 的活性随处理而变化，温度没有显着影响。目标 NR 基因的相对表达在 4 °C 培养中平均高约 10 倍，在 28 °C 培养中比 17 °C 培养高约 4 倍，而 NR 酶的活性一般为在富含 NO3− 的 17 °C 下生长的培养物中最高。在营养充足的条件下生长的细胞在 4°C 下的 bSiO2 沉积率明显高于在 17°C 和 28°C 下生长的细胞。这些数据支持这样一种观点，即寒冷、营养充足的条件会导致硅藻硅化增加，并且在特定环境条件下，NR 活性可能在 mRNA 转录的下游受到调节。在 4°C 培养物中比在 17°C 培养物中高约 10 倍，在 28°C 下比 17°C 培养物中高约 4 倍，而 NR 酶的活性通常在 17°C 下生长的培养物中最高，并且富含NO3-。在营养充足的条件下生长的细胞在 4°C 下的 bSiO2 沉积率明显高于在 17°C 和 28°C 下生长的细胞。这些数据支持这样一种观点，即寒冷、营养充足的条件会导致硅藻硅化增加，并且在特定环境条件下，NR 活性可能在 mRNA 转录的下游受到调节。在 4°C 培养物中比在 17°C 培养物中高约 10 倍，在 28°C 下比 17°C 培养物中高约 4 倍，而 NR 酶的活性通常在 17°C 下生长的培养物中最高，并且富含NO3-。在营养充足的条件下生长的细胞在 4°C 下的 bSiO2 沉积率明显高于在 17°C 和 28°C 下生长的细胞。这些数据支持这样一种观点，即寒冷、营养充足的条件会导致硅藻硅化增加，并且在特定环境条件下，NR 活性可能在 mRNA 转录的下游受到调节。在营养充足的条件下生长的细胞在 4°C 下的 bSiO2 沉积率明显高于在 17°C 和 28°C 下生长的细胞。这些数据支持这样一种观点，即寒冷、营养充足的条件会导致硅藻硅化增加，并且在特定环境条件下，NR 活性可能在 mRNA 转录的下游受到调节。在营养充足的条件下生长的细胞在 4°C 下的 bSiO2 沉积率明显高于在 17°C 和 28°C 下生长的细胞。这些数据支持这样一种观点，即寒冷、营养充足的条件会导致硅藻硅化增加，并且在特定环境条件下，NR 活性可能在 mRNA 转录的下游受到调节。