海藻生活在光、营养物质和信息化学物质的化学物理梯度中，需要细胞机制来快速响应这些不同的信号。直到最近，浮游植物利用不同的细胞信号适应策略来应对环境压力条件才变得明显。然而，人们对它们感知和适应环境压力条件的能力的分子基础知之甚少，这导致了它们的生态成功。硅藻是普遍存在的海洋光合微生物，约占地球光合作用的20%，因此是大型海洋生物地球化学循环的重要组成部分。在开花演代期间，硅藻细胞受到不同的环境胁迫条件，导致产生活性氧(ROS)，如化感作用、营养限制和暴露于信息化学品(DD, BrCN)。
光合生物产生ROS作为氧代谢途径的副产物，如光合作用、光呼吸和氧化磷酸化。在各种环境应激条件下氧代谢的扰动可诱发氧化应激。虽然经典的ROS被认为是最终导致细胞死亡的有毒代谢副产物，但现在已经认识到ROS是参与适应各种应激条件的中心次级信使。ROS的产生、细胞稳态和代谢之间的紧密耦合是控制下游信号通路和细胞命运机制的重要模式。
我们对以下问题特别感兴趣:
- 氧化还原信号的特异性是如何在不同的环境线索下决定的?
- 以氧化还原为基础的代谢网络的组成是什么?它们在适应压力过程中是如何发挥作用的?
- 细胞器特异性氧化还原模式在调节细胞命运决定中的作用是什么?
- 单细胞间的表型异质性如何决定藻类种群内的细胞命运?
- 我们可以用硅藻编码氧化还原探针作为传感器来检测海洋环境中的环境应力吗?
硅藻对环境胁迫的细胞反应的区室化氧化还原调控模型。
硅藻细胞从开花开始到死亡所承受的各种环境压力条件，可导致特定细胞器中ROS水平的增加。这就导致了分区E的扰动谷胱甘肽它被氧化还原敏感蛋白和roGFP报告蛋白感知。这一重要信息的信号转导可以调节细胞命运的决定，诱导细胞死亡或适应环境应激条件。