漂浮状态浒苔（Ulva prolifera）光合系统对典型环境变化的适应特征及其机理的研究

发布时间：2017-03-23 02:13

  本文关键词：漂浮状态浒苔（Ulva prolifera）光合系统对典型环境变化的适应特征及其机理的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：绿潮(green tides)是大型定生绿藻脱离固着基后漂浮并不断增殖,在此漂浮过程中其生物量迅速扩增,最终形成的藻类灾害。近年来,世界范围内绿潮的发生频率和影响规模呈明显上升趋势。我国黄海海域于2007-2014年连续暴发了的大规模绿潮,被科研工作者称为黄海绿潮。黄海绿潮连续八年的大规模暴发给暴发区的经济、生产生活甚至生态环境造成了严重的影响。黄海绿潮多年持续的暴发有其典型的特征：1、黄海绿潮单一优势种为浒苔(U. prolifera);2、异地成灾,形成于江苏近岸,在日照、青岛等城市近岸沿海成灾；3、绿潮暴发时浒苔脱离固着基营漂浮状态生活。因此,浒苔长时间长距离漂浮迁移是黄海绿潮暴发最典型的特征。光照、温度、盐度等环境变化对海水表层的影响最为剧烈,浒苔能够如此长时间长距离漂浮迁移,其自身必定有能够适应海水表层环境剧烈变化的特征。然而截止目前,针对漂浮状态浒苔适应特征的研究较少。光合作用是植物体物质和能量储备的源动力,因此推测浒苔光合系统对海水表层剧烈的环境变化有其特有的适应特征,鉴于此,我们研究了上层及下层漂浮状态浒苔光合作用光反应阶段在绿潮暴发期的差异,探讨了漂浮状态浒苔光合系统对典型环境变化的适应特征及其机理。结果发现：1、光合色素分析表明浒苔下层藻体叶绿素各组分均显著高于上层浒苔,而Chla/Chl b结果则相反。2、叶绿素荧光分析表明浒苔下层藻体最大潜在光合效率(Fv/Fm)显著高于上层藻体,且浒苔藻体PSII和PSI的光合有效量子产量[Y(Ⅰ)和Y(Ⅱ)]有相似的趋势,快速光响应曲线(RLCs)结果也可以进一步证明此结论。各项数据均表明下层藻体光合作用活性高于上层藻体。3、荧光淬灭分析表明,浒苔上层藻体具有更高的非光化学能量耗散的量子产量[Y(NO)、Y(NPQ)、Y(ND)及Y(NA)],说明上层浒苔与下层藻体相比虽然虽然藻体遭受较大环境扰动,但是其可以有效进行光保护,可以较好的适应这一环境变化。4、PSⅡ、PSⅠ能量分配结果分析表明,上层藻体更多的将能量由PSⅡ向PSI传递,当向两种状态浒苔藻体中加入抑制剂,可以发现上层藻体更多的依赖于PSI的环式电子传递来进行光保护,以分担从PSⅡ传递来的较多的能量。5、基因转录水平研究结果表明下层浒苔藻体中LhcSR基因及PsbS基因转录量水平均显著高于上层浒苔(P0.01, ANOVA),说明上层藻体在遭受海水表层剧烈的环境变化诱导后,LhcSR及PsbS基因转录量上调,进一步从分子水平证明上层藻体在受到环境因子胁迫后,非光化学淬灭机制正常工作,将多余能量耗散掉,以达到光保护的作用。由本研究结果可以推论：浒苔自身极强的光合作用能力保证了浒苔在长时间长距离迁移过程中能够获得足够的能量来实现自身生物量的不断扩增。另外,由于海浪等的作用,漂浮浒苔上下层之间是不断转变的,浒苔能够在长时间长距离漂浮迁移过程中适应不断转变的环境是与其光合可塑性分不开的,这种可塑性主要表现在：转变到下层的浒苔受到的光照强度相对较弱,可以通过提高叶绿素a、叶绿素b含量及降低Chla/Chlb比值等途径来提高利用光能的能力,进而提高其光合作用水平;其次,上层浒苔往往受到高光强、高温、盐度剧烈变化等环境胁迫,转变到上层的浒苔可以通过光合量子调节(能量淬灭及PSⅡ/PSⅠ之间能量重新分配)等途径来耗散掉多余的能量避免光合系统受到不可逆的破坏,以使其更好的适应复杂的环境。本论文首次以黄海绿潮浒苔长时间长距离漂浮迁移的特征为研究切入点,同时研究了漂浮状态浒苔PSⅡ及PSI间的能量分配情况及能量分配典型特征对相应环境压力的适应机理；阐释了浒苔光合系统对漂浮迁移过程中典型环境变化的适应特征及机理,为浒苔绿潮的防治提供理论基础。
【关键词】：绿潮 漂浮状态浒苔 光合系统 叶绿素荧光 荧光定量PCR
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 绪论12-31
• 1 绿潮发生背景12-13
• 2 绿潮绿藻13-14
• 2.1 绿潮海藻分类13-14
• 2.2 黄海绿潮海藻构成种14
• 3 历年来我国境内黄海沿岸暴发的大规模绿潮14-18
• 4 绿潮的暴发及其危害18-20
• 4.1 绿潮的暴发机理18
• 4.2 绿潮的危害18-20
• 5 漂浮生长的绿潮海藻浒苔20-21
• 5.1 绿潮海藻浒苔暴发状态及暴发起源地20
• 5.2 环境因子对漂浮浒苔的影响20-21
• 6 叶绿素荧光技术、P700测定及光合基因定量表达研究21-30
• 6.1 光合作用21
• 6.2 光反应过程21-22
• 6.3 光系统Ⅱ与光系统Ⅰ(PSII和PSI)及光保护22-25
• 6.4 叶绿素荧光测定25-28
• 6.5 P700测定28
• 6.6 荧光定量PCR28-30
• 7 研究目的、内容及意义30-31
• 第一章 实验体系的构建31-36
• 1 实验设计31-32
• 2 样品采集及处理32
• 3 生理水平研究实验体系的构建32-33
• 3.1 光合色素测定32
• 3.2 叶绿素荧光参数的选择32-33
• 3.3 电子传递抑制剂选择及处理33
• 4 分子水平研究实验体系的构建33-36
• 4.1 光合系统关键蛋白的选择-LHC33
• 4.2 目的基因的确定-PsbS、LhcSR33-34
• 4.3 引物设计34-36
• 第二章 生理水平研究漂浮状态浒苔光合系统对典型环境变化的响应差异36-51
• 1 研究材料与方法36-37
• 1.1 研究材料36
• 1.2 光合色素分析36
• 1.3 PSII叶绿素荧光参数分析36-37
• 1.4 PSI参数分析37
• 1.5 抑制剂DCMU处理37
• 1.6 数据处理与统计37
• 2 实验结果37-42
• 2.1 光合色素含量测定37-38
• 2.2 最大潜在光合效率测定(Fv/Fm)38-39
• 2.3 PSII和PSI的光合有效量子产量[Y(Ⅰ)和Y(Ⅱ)]39
• 2.4 PSII及PSI非光化学量子产额分析39
• 2.5 快速光响应曲线（RLCs)分析39-40
• 2.6 能量在PSII及PSI之间分配情况分析40-41
• 2.7 加入抑制剂后电子传递速率变化情况41-42
• 3 讨论42-50
• 4 本章结论50-51
• 第三章 分子水平研究漂浮状态浒苔光合系统对典型环境变化的响应差异51-62
• 1 研究材料与方法51-55
• 1.1 研究材料51
• 1.2 浒苔总RNA提取51-52
• 1.3 反转录PCR52-53
• 1.4 引物设计53
• 1.5 荧光定量PCR53-55
• 1.6 数据处理与统计55
• 2 分子水平实验结果55-60
• 2.1 总RNA抽提结果55
• 2.2 荧光定量PCR结果55-60
• 3 结果讨论60-61
• 4 本章结论61-62
• 第四章 结论与创新性62-64
• 1 结论62
• 2 创新性62-64
• 参考文献64-71
• 致谢71-72
• 个人简历72
• 学术论文发表情况72

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本文编号：262704