水体酸化对几种微藻显微结构和营养成分的影响
发布时间：2021-03-08 19:26
大气CO2浓度升高使得水体碳酸盐体系改变,从而影响水中浮游植物。微藻作为水中初级生产力,由于可以产生多种代谢物质而被认为具有良好的商业应用前景。微拟球藻、杜氏盐藻、普通小球藻、牟氏角毛藻及莱茵衣藻是饵料藻的典型代表。很多关于微藻应对CO2升高的响应研究都停留在短期酸化（ST）,长期酸化（LT）相对较少。本文在模拟当前（400μatm）和未来（1000μatm）大气CO2浓度的基础上研究了短期酸化和长期酸化对微拟球藻、杜氏盐藻及普通小球藻显微结构的影响,并且研究了ST和LT下牟氏角毛藻、杜氏盐藻及莱茵衣藻脂肪酸和氨基酸组成的变化。为了探讨微藻生理变化的内在原因,我们研究了ST和LT下牟氏角毛藻的分子响应机制。研究结果显示,ST和LT条件下微拟球藻细胞内叶绿体数量增多。ST促进杜氏盐藻叶绿体发育,但是LT下盐藻类囊体片层缺失,这与其光合作用结果一致;ST和LT下盐藻淀粉粒数目增多。对于普通小球藻,ST和LT下类囊体包裹的淀粉粒数量减少,但是细胞内油体增多,说明CO2浓度升高可能会减少其碳水化合物的含量但...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
青岛科技大学研究生学位论文21CHL：叶绿体；N：细胞核；Ns：核仁；M：线粒体图2-1三种培养条件下（A:正常培养（×60000）；B:短期酸化（×50000）；C:长期酸化（×50000））微拟球藻的超微结构Fig.2-1TheultrastructureofNannochloropsisoceanicagrownunderthreecultureconditions(A:CK(×60000);B:ST(×50000);C:LT(×50000)).2.2.2水体酸化对杜氏盐藻显微结构的影响如图2-2展现的是杜氏盐藻在三种培养条件下的细胞结构，从图中可以看出，盐藻细胞形状接近椭圆形或梨形，具有鞭毛，位于细胞的前端，而其叶绿体大多分布于后半部分，占据细胞将近一半的空间。细胞核位于细胞的前段部分，类囊体内夹杂着淀粉粒，并且含有一个被淀粉鞘包围的蛋白核，类囊体从各个方向插入蛋白核从而将光合作用初期产物储存在蛋白核中，而这些产物后期会转化为淀粉。我们的结果显示，水体酸化对杜氏盐藻细胞结构的影响主要表现在淀粉粒和类囊体上，ST和LT条件下，淀粉粒数目明显增多，LT下尤为明显，说明CO2浓度升高可能会促进盐藻碳水化合物的积累。被淀粉鞘包围的蛋白核在叶绿体中占据了很大的空间，ST促进了杜氏盐藻叶绿体的发育，类囊体片层清晰，而LT下类囊体片层有所缺失，发生断裂，使得运输到蛋白核的光合作用产物减少，必然会影响蛋白核的发育，正如图2-2C所见，LT下盐藻的蛋白核稍有减小，Miyachi等人[66]研究发现小球藻和斜生藻在低CO2浓度下蛋白核比高CO2浓度下发育良好，近期研究表明，藻类蛋白核除了储存物质之外，还可能参与CCM机制，固定Rubisco，LT下蛋白核的变化可能会导致盐藻的光合作用受到影响，这与我们的光合作用结果是一致的，我们的结果显示（图3-2B），ST明显促进了盐藻的光合作用，而LT对盐藻光合有不明显的抑制作用。LT下，
水体酸化对几种微藻显微结构和营养成分的影响22PY：蛋白核；SS：淀粉鞘；S：淀粉粒；TH：类囊体；N：细胞核；Ns：核仁；F：鞭毛图2-2三种培养条件下（A:正常培养；B:短期酸化；C:长期酸化）杜氏盐藻超微结构（×20000）Fig.2-2TheultrastructureofDunaliellasalinagrownunderthreecultureconditions(A:CK;B:ST;C:LT)（×20000）.2.2.3水体酸化对普通小球藻显微结构的影响图2-3展示的是普通小球藻在三种培养条件下的细胞结构，从图中可以看出，ST和LT都对普通小球藻的细胞结构产生了显著的影响，其中，ST和LT下，类囊体内包裹的淀粉粒数量与CK相比有所减少，这与杜氏盐藻的结果相反；ST和LT下小球藻油体的数量增多，说明CO2浓度升高会促进小球藻油脂的积累。上述有关结论与Liang[115]等人对普通小球藻在ST和LT下的生理研究结果保持一致。线粒体在ST下和LT下数量均有所上升，线粒体在代谢过程中发挥重要作用，我们的结果表明CO2浓度升高可能会促进普通小球藻的呼吸代谢作用。ST和LT下小球藻的细胞壁脱落，可能是其应对较高浓度CO2胁迫的一种响应。当然仅凭微藻显微结构的变化并不能全面地预测其生理生化组成及含量方面的变化，具体的还需要更多生理方面的实验来证明，甚至必要时候还需要结合转录组及代谢组学等方面的实验来解释。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同光照强度下仙掌藻（Halimeda opuntia）对海洋酸化的生理响应[J]. 韦章良,莫嘉豪,胡群菊,严锐飞,龙超,丁德文,杨芳芳,龙丽娟. 海洋通报. 2019(05)
[2]CO2对盐藻生长及物质积累的影响[J]. 杨晓玲,郭金耀. 江苏农业科学. 2012(05)
[3]海洋酸化对珊瑚礁生态系统的影响研究进展[J]. 张成龙,黄晖,黄良民,刘胜. 生态学报. 2012(05)
[4]饲粮精氨酸与丙氨酸对环江香猪肉质、氨基酸组成及抗氧化功能的影响[J]. 吴琛,刘俊锋,孔祥峰,杨焕胜,印遇龙,杨家晃. 动物营养学报. 2012(03)
[5]海洋酸化正负效应:藻类的生理学响应[J]. 高坤山. 厦门大学学报(自然科学版). 2011(02)
[6]盐藻多糖体内抑菌及抗炎作用的研究[J]. 尹鸿萍,盛玉青. 中国生化药物杂志. 2006(06)
[7]不同CO2浓度下培养的蛋白核小球藻细胞结构的变化[J]. 夏建荣,高坤山. 武汉植物学研究. 2002(05)
[8]CO2浓度倍增对牟氏角毛藻生长和光合作用的影响[J]. 胡晗华,高坤山. 水生生物学报. 2001(06)
博士论文
[1]海洋微藻对UV-B辐射增强与CO2加富共同作用的复合响应[D]. 于娟.中国海洋大学 2004
硕士论文
[1]几种微藻对水体酸化的生理响应[D]. 石蕾.青岛科技大学 2018
本文编号：3071546
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
青岛科技大学研究生学位论文21CHL：叶绿体；N：细胞核；Ns：核仁；M：线粒体图2-1三种培养条件下（A:正常培养（×60000）；B:短期酸化（×50000）；C:长期酸化（×50000））微拟球藻的超微结构Fig.2-1TheultrastructureofNannochloropsisoceanicagrownunderthreecultureconditions(A:CK(×60000);B:ST(×50000);C:LT(×50000)).2.2.2水体酸化对杜氏盐藻显微结构的影响如图2-2展现的是杜氏盐藻在三种培养条件下的细胞结构，从图中可以看出，盐藻细胞形状接近椭圆形或梨形，具有鞭毛，位于细胞的前端，而其叶绿体大多分布于后半部分，占据细胞将近一半的空间。细胞核位于细胞的前段部分，类囊体内夹杂着淀粉粒，并且含有一个被淀粉鞘包围的蛋白核，类囊体从各个方向插入蛋白核从而将光合作用初期产物储存在蛋白核中，而这些产物后期会转化为淀粉。我们的结果显示，水体酸化对杜氏盐藻细胞结构的影响主要表现在淀粉粒和类囊体上，ST和LT条件下，淀粉粒数目明显增多，LT下尤为明显，说明CO2浓度升高可能会促进盐藻碳水化合物的积累。被淀粉鞘包围的蛋白核在叶绿体中占据了很大的空间，ST促进了杜氏盐藻叶绿体的发育，类囊体片层清晰，而LT下类囊体片层有所缺失，发生断裂，使得运输到蛋白核的光合作用产物减少，必然会影响蛋白核的发育，正如图2-2C所见，LT下盐藻的蛋白核稍有减小，Miyachi等人[66]研究发现小球藻和斜生藻在低CO2浓度下蛋白核比高CO2浓度下发育良好，近期研究表明，藻类蛋白核除了储存物质之外，还可能参与CCM机制，固定Rubisco，LT下蛋白核的变化可能会导致盐藻的光合作用受到影响，这与我们的光合作用结果是一致的，我们的结果显示（图3-2B），ST明显促进了盐藻的光合作用，而LT对盐藻光合有不明显的抑制作用。LT下，
水体酸化对几种微藻显微结构和营养成分的影响22PY：蛋白核；SS：淀粉鞘；S：淀粉粒；TH：类囊体；N：细胞核；Ns：核仁；F：鞭毛图2-2三种培养条件下（A:正常培养；B:短期酸化；C:长期酸化）杜氏盐藻超微结构（×20000）Fig.2-2TheultrastructureofDunaliellasalinagrownunderthreecultureconditions(A:CK;B:ST;C:LT)（×20000）.2.2.3水体酸化对普通小球藻显微结构的影响图2-3展示的是普通小球藻在三种培养条件下的细胞结构，从图中可以看出，ST和LT都对普通小球藻的细胞结构产生了显著的影响，其中，ST和LT下，类囊体内包裹的淀粉粒数量与CK相比有所减少，这与杜氏盐藻的结果相反；ST和LT下小球藻油体的数量增多，说明CO2浓度升高会促进小球藻油脂的积累。上述有关结论与Liang[115]等人对普通小球藻在ST和LT下的生理研究结果保持一致。线粒体在ST下和LT下数量均有所上升，线粒体在代谢过程中发挥重要作用，我们的结果表明CO2浓度升高可能会促进普通小球藻的呼吸代谢作用。ST和LT下小球藻的细胞壁脱落，可能是其应对较高浓度CO2胁迫的一种响应。当然仅凭微藻显微结构的变化并不能全面地预测其生理生化组成及含量方面的变化，具体的还需要更多生理方面的实验来证明，甚至必要时候还需要结合转录组及代谢组学等方面的实验来解释。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同光照强度下仙掌藻（Halimeda opuntia）对海洋酸化的生理响应[J]. 韦章良,莫嘉豪,胡群菊,严锐飞,龙超,丁德文,杨芳芳,龙丽娟. 海洋通报. 2019(05)
[2]CO2对盐藻生长及物质积累的影响[J]. 杨晓玲,郭金耀. 江苏农业科学. 2012(05)
[3]海洋酸化对珊瑚礁生态系统的影响研究进展[J]. 张成龙,黄晖,黄良民,刘胜. 生态学报. 2012(05)
[4]饲粮精氨酸与丙氨酸对环江香猪肉质、氨基酸组成及抗氧化功能的影响[J]. 吴琛,刘俊锋,孔祥峰,杨焕胜,印遇龙,杨家晃. 动物营养学报. 2012(03)
[5]海洋酸化正负效应:藻类的生理学响应[J]. 高坤山. 厦门大学学报(自然科学版). 2011(02)
[6]盐藻多糖体内抑菌及抗炎作用的研究[J]. 尹鸿萍,盛玉青. 中国生化药物杂志. 2006(06)
[7]不同CO2浓度下培养的蛋白核小球藻细胞结构的变化[J]. 夏建荣,高坤山. 武汉植物学研究. 2002(05)
[8]CO2浓度倍增对牟氏角毛藻生长和光合作用的影响[J]. 胡晗华,高坤山. 水生生物学报. 2001(06)
博士论文
[1]海洋微藻对UV-B辐射增强与CO2加富共同作用的复合响应[D]. 于娟.中国海洋大学 2004
硕士论文
[1]几种微藻对水体酸化的生理响应[D]. 石蕾.青岛科技大学 2018
本文编号：3071546
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