L-肉碱对海水小球藻种群增长和光合色素合成的调控作用

发布时间：2020-11-13 10:53

　　 研究了L-肉碱对海水小球藻的种群增长和光合色素合成的调控作用,为探索外源L-肉碱促进海水小球藻种群增长的机理提供理论支持。本试验以海水小球藻(Chlorella sp.)为研究对象,人工基础海水和f/2培养基为营养源,用0(对照)、5、50、100、200 mg/L的L-肉碱强化培养10 d,每天检测其种群密度,试验结束时收取全部海水小球藻样本并检测其种群增长,Fe、Mg元素含量,光合色素组成,色素蛋白复合体的抗氧化能力及关键合成酶基因表达量。试验结果显示:(1)L-肉碱对海水小球藻种群增长,Fe、Mg元素含量及光合色素组成的影响在本试验条件下,稳定期中,5 mg/L L-肉碱组海水小球藻的种群密度显著(P0.05)提高,200 mg/L L-肉碱组的群密度显著(P0.05)低于对照组。在对数生长期中,5、50 mg/L L-肉碱组海水小球藻的比生长速率显著(P0.05)高于对照组,200 mg/L L-肉碱组的比生长速率显著(P0.05)低于对照组。5、50 mg/L L-肉碱组海水小球藻的Fe含量显著(P0.05)高于对照组,200 mg/L L-肉碱组的Fe含量显著(P0.05)低于对照组。5 mg/L L-肉碱组海水小球藻的Mg含量显著(P0.05)高于对照组。5、50 mg/L L-肉碱组海水小球藻的β-胡萝卜素含量显著(P0.05)高于对照组,200 mg/L L-肉碱组的β-胡萝卜素含量显著(P0.05)低于对照组。5 mg/L L-肉碱组海水小球藻的叶黄素含量及虾青素含量均高于对照组,但无显著(P0.05)差异。(2)L-肉碱对海水小球藻色素蛋白复合体的抗氧化能力的影响5、50 mg/L L-肉碱组色素蛋白复合体的DPPH自由基清除能力高于对照组,但无显著(P0.05)差异。50 mg/L L-肉碱组色素蛋白复合体的超氧阴离子自由基清除能力显著(P0.05)高于对照组及其他L-肉碱组,5、100、200 mg/L L-肉碱组的超氧阴离子自由基清除能力显著(P0.05)高于对照组。5、50 mg/L L-肉碱组色素蛋白复合体的羟自由基清除能力显著(P0.05)高于对照组及其他肉碱组。50、100、200 mg/L L-肉碱组色素蛋白复合体的脂质过氧化抑制活性显著(P0.05)高于对照组及5 mg/L L-肉碱组。5、50 mg/L L-肉碱组色素蛋白复合体的金属螯合力显著(P0.05)高于对照组。(3)L-肉碱对海水小球藻光合色素关键合成酶基因表达量的影响5、50 mg/L L-肉碱组海水小球藻的PSY mRNA相对表达量显著(P0.05)高于对照组,100、200 mg/L L-肉碱组的PSY mRNA相对表达量均低于对照组但无显著(P0.05)差异。5、50 mg/L L-肉碱组海水小球藻的CHLD mRNA相对表达量显著(P0.05)高于对照组。5、200 mg/L L-肉碱组海水小球藻的CAO mRNA相对表达量相比对照组均有提高但差异不显著(P0.05)。50、100 mg/L L-肉碱组的CAO mRNA相对表达量低于对照组差异不显著(P0.05)。综上所述,适宜浓度(5-50 mg/L)的L-肉碱能够通过提高Fe、Mg元素含量,提高PSY、CHLD、CAO的活性,同时提高色素蛋白复合体的自由基清除效率、脂质过氧化抑制活性、金属螯合力,来抑制色素分解,以此来调控海水小球藻的光合色素合成,从而促进其种群增长。
【学位单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q948.8
【部分图文】：

酶（GluTR）、谷氨酸-1-半醛氨基转移酶（GSA-AM）催化形体，首先，2 个 5-ALA 经胆色素原合成酶（PBGS）催化形成胆色脱氨酶（PBGD）催化去氨基，与四个 PBG 分子结合形成前脲（UROS）催化，经过环化与异构形成脲卟啉原Ⅲ，后经脲卟化形成粪卟啉原Ⅲ，经粪卟啉原Ⅲ氧化酶（CPOX）氧化脱羧卟啉原Ⅸ氧化酶（PPOX）氧化形成原卟啉Ⅸ。在 ATP 依赖型啉Ⅸ螯合酶催化 Mg2+插入到原卟啉Ⅸ中形成 Mg2+-原卟啉Ⅸ-甲Mg-PME）转化为二乙烯原叶绿素酸酯[75]。在光依赖型反应中绿素酸酯氧化还原酶（POR）催化原叶绿素酸酯形成叶绿素酸合体上进行，之后经叶绿素合酶催化形成叶绿素 a[76]。叶绿素7 侧链的甲基氧化成甲酰基形成叶绿素 b。CHLD 与 CHLH、C三个亚基（ChlD、ChlH、ChlI）。CAO 编码叶绿酸酯 a 加氧酶调节酶[77]。

图 1-2 藻类及光合细菌中类胡萝卜素的合成途径和相关酶[93]g.1-2 Synthetic pathways and related enzymes of carotenoids of algae and photosynthetic bac 藻胆素胆素主要存在于蓝藻和红藻的藻胆体（PBS）中，在隐藻和一些甲藻也有分，Gantt 等关于紫球藻超微结构的研究发现藻胆体位于叶绿体的类囊体膜表是目前研究发现的最大的捕光蛋白复合物，能将吸收的光能以极高的效率传中心。藻胆体是蓝细菌和红藻中最重要的捕光天线。2017 年，Zhang 等研究界上第一个完整的藻胆体三维结构，揭示了连接子和藻胆蛋白之间特异性相机制，以及连接子骨架的形成[95]。藻胆素与蛋白结合形成藻胆蛋白是存在藻组成形式。包含藻胆素的藻胆蛋白分为藻蓝蛋白，藻红蛋白和别藻蓝蛋白等结构与叶绿素类似，由 4 个吡咯环通过甲烯基连接，但形成直链并且不含镁内的藻胆素来源于亚铁血红素代谢途径，胆绿素是关键的过渡色素，其由亚红素氧化酶的催化下形成，然后胆绿素在铁氧化还原酶的催化下，转化为一7]。

3 结果.1 L-肉碱对海水小球藻种群增长的影响试验结果（图 2-1）显示：试验 1-3 d，5 mg/L L-肉碱组的海水小球藻种群密<0.05）高于对照组及 100、200 mg/L L-肉碱组，与 50 mg/L L-肉碱组无显著（。试验 4-5 d，5 mg/L L-肉碱组的海水小球藻种群密度显著（P<0.05）高于对100、200 mg/L L-肉碱组，50、100 mg/L L-肉碱组显著（P>0.05）高于对照组间无显著差异，200 mg/L L-肉碱组低于对照组但无显著（P>0.05）差异。试验50 mg/L L-肉碱组的海水小球藻种群密度显著（P<0.05）高于对照组及 100、200组，100 mg/L L-肉碱组和对照组之间无显著（P>0.05）差异，200 mg/L L-肉碱<0.05）低于对照。
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本文编号：2882109