单细胞浮游生物构成了海洋食物网的基础层次，它们的组成和丰度的变化对海洋生物地球化学循环有着深远的影响。海洋浮游生物在多个门类中表现出巨大的多样性，许多谱系包括自养、异养和/或混合营养物种（Jones, 2000）。在严格的光自养生物中，光合作用涉及光捕获、碳固定和无机营养物质的同化等过程。相反，一些浮游原生生物将光合作用与异养营养结合起来。浮游原生生物的异养营养包括渗透营养（通过膜运输吸收溶解的有机物质）和吞噬异养（摄取颗粒猎物）。由于大多数浮游原生生物都具有一定程度的渗透营养能力，“混合浮游生物”这一术语明确指代光自养和吞噬营养的结合（Flynn et al., 2019）。在这些营养策略中，混合营养的浮游生物充当了自养和异养途径之间的代谢桥梁，使得碳和营养物质能够在营养级之间灵活传递。大约12%的海洋微真核生物序列属于混合营养浮游生物，它们可以根据光合碳固定的相对比例和异养吸收的情况，作为碳汇（通过光合作用）或碳源（通过异养）（Wieczynski et al., 2023; Faure et al., 2019）。此外，对表层海洋浮游生物的全球建模研究表明，混合营养生物可能会增加浮游生物的平均细胞大小，并通过产生下沉更快且富含碳的颗粒来增强海洋碳储存（Ward and Follows, 2016）。
海洋中的混合营养生物，包括甲藻、裸藻和隐藻，通常表现出从几乎严格的光自养到几乎纯粹的异养的各种营养策略（Stoecker et al., 2017; Jones, 1997）。根据它们的营养策略，这些混合营养生物被分为四个功能组：构成型、广食性非构成型、内共生型和质体专性非构成型（Mitra et al., 2016）。构成型混合营养生物主要是摄取猎物的光合原生生物。构成型混合营养生物中光合和异养代谢之间的平衡因物种而异，营养模式的变化受到光照可用性、营养物质可用性、猎物可用性和环境条件等因素的影响。在寡营养的开放海洋和极地海域，由于光照水平低和/或无机营养物质缺乏，异养作用得到促进（Zubkov and Tarran, 2008; Stoecker and Lavrentyev, 2018）。在高生物量的混合营养生物中，经常会发生有害藻华（HABs），尤其是在富含有机底物和猎物的富营养河口和沿海海域（Burkholder et al., 2008; Havskum and Riemann, 1996）。由于混合营养依赖于光合作用产生的碳和猎物提供的营养物质，全球建模显示，在光照充足且生产力高的低纬度和沿海地区，混合营养生物的数量预计会增加（Edwards, 2019）。
传统上，混合营养是通过结合基于放牧的测定方法和基于荧光的光合质体检测来推断的（Princiotta and Sanders, 2017）。藻细胞内存在的荧光猎物证明了吞噬异养活动。然而，这种传统方法倾向于低估混合营养细胞的数量，因为异养活动的确认仅依赖于荧光猎物的存在，并且难以高效分析大型数据集。因此，最近的研究采用了全球规模的浮游生物宏转录组数据集和现有文献中的混合营养原生生物谱系，来研究海洋混合营养生物的生物地理分布及其潜在驱动因素（Faure et al., 2019; Mitra et al., 2023）。此外，基于机器学习的宏转录组学已成为一种强大的工具，可以根据与光自养和异养相关的独特基因表达谱来预测自然浮游植物的混合营养模式（Lambert et al., 2022）。光合作用、糖酵解和呼吸作用是连接混合营养生物细胞生长、碳代谢和能量分配的基本过程。混合营养对光合作用的影响因物种及其栖息地而异；例如，某些多组学研究表明，在光照和有机碳源存在的情况下培养的硅藻光合作用未受影响，但绿藻的光合作用和光捕获能力下降，同时呼吸作用增强（Villanova et al., 2017; Liu et al., 2009; Perrineau et al., 2014; Cecchin et al., 2018）。对实验室培养和原位混合营养甲藻Lepidodinium属的转录组分析显示，在环境叶绿素浓度超过0.3 μg/L时，吞噬作用相关途径受到刺激，吞噬倾向随温度升高而增强（Chen et al., 2024）。这些发现表明，混合营养生物采用多种策略来平衡光合和异养代谢，以应对环境变化，突显了多组学方法在解析不同混合营养类型的代谢特征方面的实用性。
海洋变暖和海洋热浪（MHWs）是持续的现象，对海洋浮游植物有显著影响，导致全球甲藻藻华的生物量、分布和频率增加（Henson et al., 2021; Arteaga and Rousseaux, 2023; Gobler et al., 2017）。MHWs被定义为海表温度连续五天以上超过特定地点30年历史值的第90百分位数的时期（Oliver et al., 2018），通常其特征是温度异常比长期平均值高出2–4°C或更多。位于中国南海北部亚热带地区的大亚湾核电站已经运行了近30年（Hao et al., 2016）。在调查期间，热排放物的日常排放产生了局部升温信号，温度可达到38.5°C，比相邻沿海水域高出约6°C。该系统为研究浮游原生生物对急性、类似MHW的热应激反应提供了宝贵的自然模型。然而，与持续时间较长的MHWs不同，这里的热羽流是通过高温排放物与较冷的周围海水的快速混合形成的，产生了一个空间结构化但持续稀释的梯度。因此，采样的水代表了一个活跃混合系统的瞬时快照，而不是一个稳定的水体。考虑到典型的近岸环流和羽流扩散动态，混合水的停留时间可能在几小时之内。这个时间尺度不足以使浮游原生生物在原地显著生长并重塑群落结构。因此，观察到的模式主要反映了温度暴露和水体混合情况，而不是长期的生物演替。
核电站冷却水排放造成的热污染导致受影响出口区域的浮游原生生物多样性和代谢活动发生显著变化（Chuang et al., 2009; Ren et al., 2018; Ren et al., 2022）。我们因此假设，在较高温度下某些甲藻的异养活动增强，导致它们在出口处的数量增加。为了研究这一点，我们沿着温度梯度从排放渠收集了三个样本，以研究浮游原生生物对类似MHW的热应激的反应。我们首先使用18S rRNA方法评估了海水的理化参数、生物量和群落结构。随后进行了宏转录组分析，以表征原位甲藻和硅藻的基因表达谱，旨在识别参与热应激适应的关键基因和过程。我们的发现显示，特别是在较高温度下，甲藻（尤其是Karenia属）中与异养相关活动的基因表达增加，以维持活跃的生长和高生物量。
