龙须菜是一种重要的高值化的经济类大型红藻,在我国东南沿海地区开展大规模养殖。氮营养盐在龙须菜的养殖过程中具有重要作用,它是影响龙须菜养殖产量和品质的关键营养元素。龙须菜养殖区的氮营养盐浓度受季节性影响比较明显,春夏季以DON为主,其含量远高于DIN。尿素是DON的重要组分,那么养殖区的龙须菜在DIN匮乏的季节中利用尿素的能力如何?利用尿素的途径与分子机制是什么?本研究以龙须菜“鲁龙1号”为研究对象,借助藻类生理学、分子生物学以及高通量测序等技术,探究龙须菜对尿素的利用能力以及代谢途径。利用人工海水和半连续培养的方式,将氮饥饿处理6天的龙须菜分成三个单一氮源组（铵盐、硝酸盐、尿素）和无机氮混合组（铵盐:硝酸盐=2:1）,总氮浓度均为90μM,复氮4天,检测生理参数如氮吸收动力学、生长与光合特征、氮代谢物变化以及基因和代谢物水平的变化。结果如下:1.氮吸收动力学曲线结果:龙须菜可吸收尿素,但对尿素的吸收速度低于硝酸盐（p＜0.01）。2.生长曲线和光合作用参数结果:龙须菜可以利用尿素、铵盐、硝酸盐三种氮源,不同类型氮源对龙须菜的生长的影响无差异（p＞0.05）。Fv/Fm在四组氮源处理条件下没有显著变化（p＞0.05）。叶绿素a和藻红蛋白的含量在尿素组最低,藻体颜色变浅。表明,龙须菜响应尿素的速度比无机氮慢,藻细胞内光合色素蛋白优先被降解,可能来完成藻细胞氮的重构和平衡,保证正常的光合活动。3.氮代谢物结果:尿素组中,龙须菜内源氨氮、硝氮、尿素、总游离氨基酸、可溶性蛋白的积累量和N%均低于其他氮源组和氮饥饿后。其中响应最明显的是总游离氨基酸的变化。结果表明,龙须菜对尿素的吸收转化效率低于无机氮。4.转录组和代谢组结果,相对于铵盐和硝酸盐组,尿素组中氮转运蛋白与氮代谢相关蛋白的编码基因表达高度上调,表明藻细胞通过增强氮代谢途径来调控其对氮的转运与代谢;此外,光合电子传递与光合磷酸化水平上升,上调卡尔文循环,增强光合固碳潜力。5.龙须菜精氨酸代谢中间产物精氨酸、瓜氨酸、谷氨酸、D-鸟氨酸、D-脯氨酸、肌酸-P等显著变化。龙须菜可能通过精氨酸脱亚胺酶途径、瓜氨酸-NO途径或者精氨酸脱羧酶途径等实现藻内精氨酸库的循环。综上,本研究揭示了龙须菜利用尿素的生理特征与分子水平的变化,初步为大型海藻利用有机氮的代谢途径提供理论参考。