高温和紫外辐射增强是当今世界面临的主要环境问题,本实验研究了高温胁迫和太阳紫外辐射增强对具高经济价值的微型蓝藻螺旋藻/节旋藻生长和生理的影响以及藻体对于高温和紫外辐射增强的抗性机制,主要研究内容和结果如下: 以钝顶节旋藻野生型藻株OUQDS6及其直线型突变藻株OUQDS6L为材料,研究了38℃-48℃高温的胁迫对其生理的影响。
结果表明,随高温胁迫强度的增加,两株藻的相对生长速率、叶绿素a(Chla)含量逐渐下降,类胡萝卜素(Car)含量先上升后下降,藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)含量显著下降。这4种光合色素对高温的敏感程度从高到低依次为藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、叶绿素a和类胡萝卜素。随温度的升高,细胞内丙二醛(MDA)含量上升,超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性均先升高后下降,游离脯氨酸(Pro)在整个胁迫过程中没有明显积累现象。这两株均有很强的适应高温环境胁迫的能力,但野生型藻株明显比直线型突变株有更好的适应能力。
以螺旋藻FACHB351和4株钝顶节旋藻为材料,暴露于室外全波段太阳辐射(PAB;280～700nm),可见光及紫外线A(UVA)辐射(PA:320～700 nm)和可见光辐射( PAR, 400～700 nm)条件下培养,研究了太阳辐射体系中紫外线辐射(UVR)成份对螺旋藻和节旋藻的群体和个体生长状况的影响以及不同品系的藻体对紫外辐射的反应。结果表明,UVR处理下藻丝长度较长的品系藻体容易发生团聚现象,这可能是一种非常有效的缓减紫外辐射的机制,容易发生团聚的品系其生长速率受到的影响小于不能发生团聚现象的品系。藻丝长度较短的品系藻体在紫外辐射下藻丝下沉,这可能也是一种有效的逃避UVR的方式。UVR处理下藻丝断裂,藻丝长度变短。藻丝较长且呈螺旋型的品系OUQDS6H,紫外辐射处理下螺距增大,连同藻丝长度的变短,能够使团聚体变得疏松,从而使团聚体内部藻丝在获得一定量的可见光和逃避UVR之间寻求一个平衡。
藻丝长度较短的螺旋型品系FACHB438在紫外辐射处理下则螺距减小,螺旋变得紧密使得藻丝内部不同螺旋之间互相遮光,也达到减缓UVR抑制作用的目的。直线型品系FACHB793在PAB处理下有极个别直线型藻丝转变为螺旋型,但其螺旋型性状不能够稳定遗传。各品系的叶绿素a含量在紫外辐射下有一定程度的下降,其紫外吸收物质MAAs含量在螺旋藻和节旋藻体内的基础含量不高,紫外辐射下其含量也没有大幅度的提高,因此MAAs的诱导合成并不是螺旋藻和节旋藻抵御紫外辐射的重要机制。
【关键词】：螺旋藻 钝顶节旋藻 直线型节旋藻 高温胁迫 太阳紫外辐射
【学位授予单位】：中国海洋大学
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