浒苔响应高盐等环境胁迫因子的生理生化机制

发布时间：2017-09-03 10:08

  本文关键词：浒苔响应高盐等环境胁迫因子的生理生化机制

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【摘要】：浒苔是绿潮的主要成因种。一旦绿潮爆发,浒苔生物量在短时间内迅速积累,形成厚厚的藻席;藻席上层藻体长时间暴露于空气中,将经受一些非生物逆境因子的胁迫。正常条件下,浒苔固着生长于潮间带,由于潮汐的影响,同样也会经受失水和高盐等胁迫。因此,浒苔无论处于何种状态(漂浮或固着)都会经历环境因子(如高盐、失水、碳利用方式改变等)胁迫。本论文以浒苔为对象,系统研究了其对高盐等环境胁迫因子响应的生理生化机制,主要研究内容如下:(1)研究了在不同盐度胁迫时浒苔光合作用的变化以及磷酸戊糖途径的参与情况。藻体光合活性随着盐度的增加而显著下降,在光系统II的活性降为0时,光系统I仍可维持运转,表明光系统I对盐度胁迫的耐受性明显强于光系统II;在加入光系统II的特异性抑制剂之后,光系统I仍具有一定的活性,且随着盐度的增加而增强。结果表明光系统I的电子除了来源于光系统II外,还有其它的电子来源。另外,随着盐度的增加,藻体淀粉含量下降,可溶性糖含量升高,磷酸戊糖途径的活性增强,NADPH含量增加,RNA含量上升。这些结果表明在盐度胁迫条件下,磷酸戊糖途径产生的外源性NADPH可为光系统I驱动的环式电子传递提供电子来源,同时核酸代谢的增强也在抗逆过程中起到了非常重要的作用。(2)比较分析了浒苔在不同盐度处理条件下蛋白质组的变化。结果显示,许多抗逆蛋白在盐度胁迫时表达量显著上调,如热激蛋白、微管蛋白等,它们在维持细胞结构、蛋白质正确折叠等过程中起着重要的作用;光系统II复合体相关蛋白的表达量随着盐度的增加而下降,而光系统I复合体相关蛋白则有所升高,这与光系统活性变化的结果是一致的,通过增加光系统I的组分和活性,将光能较多地分配到光系统I,有利于减轻对光系统II的损伤;中心碳代谢相关蛋白结果显示卡尔文循环相关的酶在盐度胁迫程度相对较低时,蛋白含量没有显著性变化,随着盐度胁迫程度的增加,表达量显著下降。(3)研究了浒苔藻体在不同CO2浓度下光合作用的变化。发现浒苔无论是在正常条件下还是在适度的失水或盐度胁迫条件下,光系统II的活性都随着大气中CO2浓度的增加而显著增强。结果表明浒苔藻体即使经受适度的胁迫,依然可以直接利用空气中的CO2作为碳源进行同化作用,形成生物量。这或许是漂浮浒苔在绿潮爆发时生物量可以大量积累的原因之一。本研究分析了浒苔在不同环境因子作用下生理生化的变化,发现在高盐胁迫时,磷酸戊糖途径加强,产生的NADPH可以为光系统I驱动的环式电子传递提供电子来源;浒苔藻体在经受适度胁迫时卡尔文循环相关酶的含量没有显著性变化,而此时藻体仍可以直接利用空气中的CO2作为碳源进行光合作用,这也许是绿潮爆发时浒苔生物量迅速积累的原因之一。
【关键词】：浒苔 光合作用 高盐胁迫 蛋白质组 CO2
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 引言11-35
• 1.1 绿潮11-15
• 1.1.1 绿潮的发生和危害11-13
• 1.1.2 绿潮形成机制13
• 1.1.3 绿潮主要成因种—浒苔概述13-15
• 1.2 光合作用15-23
• 1.2.1 光合电子传递体16-19
• 1.2.2 光合电子传递链19-21
• 1.2.3 光合作用的测定21-23
• 1.3 藻类及植物对非生物胁迫的响应23-33
• 1.3.1 光合电子传递对逆境的响应23-25
• 1.3.2 卡尔文循环对逆境的响应25-27
• 1.3.3 磷酸戊糖途径对逆境的响应27-32
• 1.3.4 其它物质对逆境的响应32-33
• 1.4 论文研究内容和技术路线33-35
• 1.4.1 研究内容33-34
• 1.4.2 技术路线34-35
• 第二章 浒苔光合作用对高盐胁迫的响应与磷酸戊糖途径的参与35-53
• 引言35-36
• 2.1 材料与方法36-43
• 2.2.1 藻体采集与培养36
• 2.2.2 藻体盐度处理36
• 2.2.3 光合作用测定36-37
• 2.2.4 NAD(P)H和NAD(P)+测定37-39
• 2.2.5 可溶性糖含量的测定39-41
• 2.2.6 淀粉含量测定41-42
• 2.2.7 G6PDH及RPK酶活测定42
• 2.2.8 总RNA含量测定42-43
• 2.2 结果43-50
• 2.2.1 光合作用变化43-46
• 2.2.2 NAD(P)H和NAD(P)+含量的变化46-47
• 2.2.3 淀粉及可溶性糖含量的变化47-49
• 2.2.4 G6PDH及RPK酶活的变化49-50
• 2.2.5 RNA含量的变化50
• 2.3 讨论50-53
• 2.3.1 光系统I活性在盐度胁迫后可快速恢复50-51
• 2.3.2 淀粉与可溶性糖含量对高盐胁迫的响应51
• 2.3.3 磷酸戊糖途径参与了浒苔应对高盐胁迫的响应51-53
• 第三章 浒苔响应高盐胁迫时蛋白组学变化53-75
• 引言53
• 3.1 材料与方法53-56
• 3.1.1 藻体的采集与培养53-54
• 3.1.2 藻体的盐度处理54
• 3.1.3 蛋白提取54-55
• 3.1.4 蛋白定量55-56
• 3.1.5 蛋白酶解56
• 3.1.6 LC-MS蛋白鉴定及质谱数据处理56
• 3.2 结果与讨论56-75
• 3.2.1 质谱鉴定得到的蛋白信息分析56-57
• 3.2.2 抗逆相关蛋白在不同处理条件下的含量变化及分析57-64
• 3.2.3 光合相关蛋白在不同处理条件下的含量变化及分析64-71
• 3.2.4 中心碳代谢相关蛋白在不同处理条件下的含量变化及分析71-75
• 第四章 浒苔对大气中CO_2浓度变化的光合响应75-89
• 引言75-77
• 4.1 材料与方法77-79
• 4.1.1 藻体的采集与培养77
• 4.1.2 大气中不同CO_2浓度的调节77-78
• 4.1.3 光合作用的测定78-79
• 4.1.4 CO_2浓度对浒苔藻体光合作用的影响79
• 4.1.5 盐度与CO_2浓度协同作用对浒苔藻体光合作用的影响79
• 4.1.6 失水与CO_2浓度协同作用对浒苔藻体光合作用的影响79
• 4.2 结果79-86
• 4.2.1 浒苔藻体光合作用对于不同CO_2浓度的响应79-80
• 4.2.2 浒苔藻体光合作用对于盐度和CO_2浓度协同作用的响应80-83
• 4.2.3 浒苔藻体光合作用对于失水和CO_2浓度协同作用的响应83-86
• 4.3 讨论86-89
• 4.3.1 浒苔藻体可利用空气中的CO_286-87
• 4.3.2 在适度逆境时藻体仍可利用空气中的CO_287
• 4.3.3 绿潮爆发时浒苔生物量迅速积累的原因分析87-89
• 结论89-90
• 论文的后续研究工作90-91
• 参考文献91-112
• 作者简历112-113
• 已发表或完成的论文目录113-114

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 丁兰平;栾日孝;;浒苔(Enteromorpha prolifera)的分类鉴定、生境习性及分布[J];海洋与湖沼;2009年01期

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本文编号：784350