目前對(duì)甲藻赤潮的發(fā)生過程已基本清楚，一般分為四個(gè)典型的階段：開始、發(fā)展、爆發(fā)和消亡。研究表明，除少數(shù)甲藻赤潮是從休眠孢子萌發(fā)而來，許多是直接從處于次適宜條件下的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞直接發(fā)展形成種源，它們?cè)谶m宜的條件下迅速分裂增殖并形成赤潮（Smayda T. J., 2000）。目前對(duì)這一復(fù)雜過程的調(diào)控機(jī)制還不是很清楚。
研究表明，細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)乃至種群的增長(zhǎng)速率均受到細(xì)胞周期的調(diào)控，而細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的失控則會(huì)引起細(xì)胞異常增殖和快速生長(zhǎng)（Nurse P., 1994）。在真核細(xì)胞中，細(xì)胞周期通常分為G1，S，G2和M四個(gè)期（圖1.4），細(xì)胞周期時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于G1期，而S、M和G2三個(gè)期則相對(duì)恒定。在各細(xì)胞周期均存在一關(guān)鍵檢驗(yàn)點(diǎn)，如G1/S檢驗(yàn)點(diǎn)，S期檢驗(yàn)點(diǎn)、G2/M檢驗(yàn)點(diǎn)和中-后期檢驗(yàn)點(diǎn)，這些檢驗(yàn)點(diǎn)是細(xì)胞周期調(diào)控的一種機(jī)制，確保周期每一時(shí)相事件有序、全部完成并與外界環(huán)境因素相聯(lián)系。當(dāng)細(xì)胞處于不適生長(zhǎng)環(huán)境中，如受到光和營(yíng)養(yǎng)鹽限制時(shí)，細(xì)胞暫時(shí)脫離細(xì)胞周期，進(jìn)入G0期，此時(shí)細(xì)胞停止分裂，但具備一定的生物學(xué)功能，在適當(dāng)?shù)拇碳は驴芍匦逻M(jìn)入細(xì)胞周期，進(jìn)行細(xì)胞分裂（翟中和等, 2006）。
盡管在真核生物各物種間存在一定的差異，但最基本的調(diào)控機(jī)制是相同的，都是通過依賴細(xì)胞分裂蛋白的蛋白激酶（Cyclin-dependent kinases, CDKs）與相應(yīng)的細(xì)胞分裂蛋白（Cyclin）形成復(fù)合體而促使細(xì)胞進(jìn)入并完成細(xì)胞分裂過程的（Nigg E. A., 1995）。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞周期蛋白中CycD是細(xì)胞周期運(yùn)行的起始因子，同時(shí)又是生長(zhǎng)因子感受器，控制細(xì)胞G1期向S期過渡。有研究表明，煙草細(xì)胞中CycD2的過量表達(dá)可特別地加速G1期，明顯縮短細(xì)胞從G1期進(jìn)入Ｓ期的時(shí)間，煙草植株的生長(zhǎng)速率和生物量累積加速，開花期也大大提前（Cockcroft C.E. et al., 2000）。在腫瘤細(xì)胞中CycD的過量表達(dá)可激活CDK4和CDK6的活性，縮短G1期，一定程度上降低細(xì)胞增殖對(duì)有絲分裂原的依賴，造成細(xì)胞周期調(diào)節(jié)失控和細(xì)胞的異常增殖，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生（Motokura T. et al., 1991）。甲藻赤潮的爆發(fā)性增殖可能與細(xì)胞內(nèi)參與細(xì)胞周期調(diào)控蛋白的異常表達(dá)有關(guān)，從而引起細(xì)胞周期紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖。因而開展赤潮甲藻細(xì)胞周期調(diào)控蛋白及調(diào)節(jié)機(jī)制研究可能有助于揭示甲藻赤潮的爆發(fā)機(jī)理。
目前一些細(xì)胞周期蛋白和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶已在有害赤潮生物中被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。Leveson et al.（1999）在Gymnodinium catenatum和Amphidinium carterae中發(fā)現(xiàn)了一種類似增殖細(xì)胞核抗原（Proliferating cell nuclear antigen, PCNA）的蛋白，它在細(xì)胞周期的S期達(dá)到最大值，可能起著調(diào)節(jié)細(xì)胞DNA復(fù)制的作用。Lin等（2000）在赤潮生物Aureococcus anophagefferens中發(fā)現(xiàn)了一種類似細(xì)胞周期蛋白B的蛋白質(zhì)，它調(diào)節(jié)細(xì)胞周期從G2期向M期轉(zhuǎn)化。Barbier等（2000）在赤潮生物K. brevis中也發(fā)現(xiàn)了類似的蛋白。Van Dolah等（1995）在岡比亞藻Gambierdiscus toxicus中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶-CDK2，該酶的表達(dá)貫穿整個(gè)細(xì)胞周期，但只是在暗周期的后期表現(xiàn)活力。此外，一些真核細(xì)胞周期調(diào)控因子，如周期蛋白依賴性蛋白激酶和相關(guān)的組蛋白激酶活性也已在赤潮生物中檢測(cè)到Chan K.L. et al., 2002; Lam C.M.C. et al., 2001）。
這些研究表明，細(xì)胞周期蛋白可能在細(xì)胞周期調(diào)節(jié)及赤潮爆發(fā)過程中起著重要的作用，它們通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程，特別是G1期向S期的進(jìn)程，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞的分裂、增殖。因而通過研究甲藻赤潮爆發(fā)過程中細(xì)胞周期調(diào)控基因和蛋白水平對(duì)揭示赤潮爆發(fā)的分子機(jī)制具有重要意義。
