高温胁迫对三角褐指藻和纤细角毛藻叶绿素荧光动力学的影响

研究高温胁迫(35~50℃)对三角褐指藻和纤细角毛藻叶绿素荧光动力学的影响。利用调制式叶绿素荧光仪(Wa-ter-PAM)测定了:PSⅡ的最大光能转化效率(Fv/Fm);PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo);PSⅡ的实际光能转化效率(ΦPSⅡ=yield);光合电子传递效率(ETR);光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)等主要参数。结果表明,与对照组相比,高温胁迫下2种硅藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR和qP均明显降低,并且随着胁迫温度的升高,胁迫时间的延长,下降幅度也逐步增大;NPQ则先升高后下降。另外,还对高温胁迫下2种硅藻的响应机制以及叶绿素荧光技术在筛选耐高温微藻品系中的应用进行了初步探讨。     

盐胁迫对塔胞藻生长及叶绿素荧光动力学的影响

利用调制式叶绿素荧光仪(Water-PAM)研究了盐度(1~120)胁迫不同时间(12,24,48 h)后,塔胞藻生长及叶绿素荧光动力学的变化。测定的主要参数有:PSⅡ的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ的实际光能转化效率(ΦPSⅡ=yield)、光合电子传递效率(ETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)。结果表明:在本实验条件下,塔胞藻生长和进行光合作用的最适盐度为20。高盐胁迫使塔胞藻的荧光参数Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP均明显降低,NPQ则先升高后降低,叶绿素含量和细胞密度也显著降低。还对盐胁迫下塔胞藻的响应机制以及叶绿素荧光技术在筛选耐盐微藻品种中的应用进行了初步探讨。     

温度对三角褐指藻叶绿素荧光特性及生长的影响

研究三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)一次性培养过程中,不同温度(5～30 ℃)对其叶绿素荧光参数、细胞密度以及叶绿素相对含量的影响.单因子方差分析结果表明:在整个培养周期中,温度对三角褐指藻各叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP和NPQ)及生长均有显著影响(P<0.05).多重比较结果表明:在本实验条件下,三角褐指藻的最适生长温度是20 ℃.5 ℃处理组从接种后第1 天开始各荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR,qP和NPQ)都明显下降,但第5天开始恢复;10 ℃处理组各荧光参数仅在接种后第1天出现下降,第2天就基本恢复正常;30 ℃处理组从处理后第1天开始一直到实验结束,叶绿素荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR和qP)、叶绿素相对含量和细胞密度均显著低于其他各处理组.相关性分析结果表明:在整个培养周期内,叶绿素相对含量与细胞密度均成极显著的正相关关系.荧光参数(Fv/Fm,Fv/Fo,ΦPSⅡ,ETR)、叶绿素相对含量以及细胞密度与温度的相关性则随着温度范围及培养天数的不同而变化.本文还初步探讨了叶绿素荧光技术在筛选耐高温或耐低温微藻品系中的应用.     

转基因与野生型三角褐指藻生理特性的比较研究

利用叶绿素荧光仪分别测定转基因和野生型三角褐指藻的最大光能转化率,利用流式细胞仪分别测定它们的细胞大小和叶绿素含量,通过血球计数板计数绘制其生长曲线并计算比生长速率。统计分析结果显示:在培养周期内,野生型和转基因三角褐指藻的最大细胞密度有显著差别,野生型藻株的比生长速率显著高于转基因藻株,说明转基因影响了三角褐指藻的生长;野生型与转基因藻株的F_v/F_m在第2天差别不显著,但到第8天时,转基因藻株的F_v/F_m却显著高于野生型的;特基因藻株的叶绿素含量和细胞大小均显著高于野生型藻株。研究结果表明,转基因对藻细胞的生理特性产生了一定的影响,该结果为微藻转基因研究提供一定的理论依据。     

海水升温与氮限制对三角褐指藻生长及光合作用的影响

以硅藻三角褐指藻为实验材料,研究升温(24℃)与氮限制(40μmol/L)对藻细胞生长及光合特性的影响。结果显示,氮限制使得电子从Q_A~-到Q_B的传递受阻,降低了其对光能的吸收利用效率,导致其对高光强的耐受能力下降,从而降低生长速率。而升温并未影响三角褐指藻细胞电子传递速率、单位反应中心耗散的能量(DI_o/RC)、捕获的用于还原Q_A的能量(TR_o/RC)以及吸收的能量(ABS/RC)等,表明升温对其PSⅡ光化学反应影响不显著。但应对高光强时,升温使得藻细胞修复速率降低,导致藻细胞受光抑制明显。本研究表明,相对于温度,氮限制对三角褐指藻细胞光合作用和生长的影响更为显著,而海水升温与氮限制耦合作用会进一步影响三角褐指藻的初级生产贡献。     

重金属胁迫对杜氏盐藻生长及叶绿素荧光特性的影响

研究了杜氏盐藻Dunaliella salina在不同浓度的Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子胁迫一段时间(24、48、72和96 h)后,叶绿素荧光特性的变化情况。测定的主要参数有:PSII的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)、PSII的实际光能转化效率(Yield)、相对光合电子传递效率(rETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)。研究结果表明,当Cu2+浓度范围在600~800μmol/L时,杜氏盐藻的Fv/Fm、Fv/Fo、Yield、rETR和qP均明显降低,NPQ变化不规律,随着胁迫时间的延长,除qP在96 h时有所上升外,各荧光参数均逐渐降低;Zn2+胁迫下Fv/Fm、Fv/Fo、Yield和rETR随着浓度的增加而降低,NPQ先下降后上升,qP仅在Zn2+浓度范围(800~3200μmol/L)下明显下降,随着胁迫时间的延长,各荧光参数均逐渐降低;Cd2+胁迫下各荧光参数均明显下降,随着胁迫时间的延长,Fv/Fm、Fv/Fo和NPQ先下降后上升,在48 h时达到最低值,Yield、rETR和qP均逐渐降低。在3种重金属离子胁迫下,细胞密度和叶绿素相对含量也显著降低。根据3种重金属离子的半抑制浓度(EC50),其毒性大小顺序为Cu2+Cd2+Zn2+。     

三角褐指藻遗传转化体系建立及绿色荧光蛋白基因表达

三角褐指藻能够大量合成并积累PUFAs,特别是EPA,有望成为工业化生产EPA的原料。以pPha-T1为基础质粒构建了含有绿色荧光蛋白基因的重组质粒pPha-GFP,采用基因枪方法转化三角褐指藻,通过抗生素(博莱霉素)筛选得到转化藻株,在蓝光的激发下,转化藻发出绿色荧光,说明绿色荧光蛋白(GFP)基因成功表达。三角褐指藻遗传转化体系的建立为该藻分子遗传学研究奠定了基础。     

对二甲苯和苯乙烯对海洋微藻生长和光合能力的影响

为了探讨对二甲苯和苯乙烯对海洋微藻的毒性效应,本研究以三角褐指藻和亚心形扁藻为材料,分别比较了不同浓度的对二甲苯和苯乙烯胁迫对微藻生长以及叶绿素含量的影响,并计算对二甲苯和苯乙烯对三角褐指藻和亚心形扁藻96hEC50。研究表明,对二甲苯和苯乙烯对三角褐指藻和亚心形扁藻生长的抑制呈显著的剂量-效应关系,对二甲苯和苯乙烯对三角褐指藻96hEC50分别为60.20mg/L和47.82mg/L,对亚心形扁藻的96hEC50值分别为26.49mg/L和85.62mg/L,相比而言,三角褐指藻对苯乙烯敏感,而亚心形扁藻对对二甲苯更为敏感。同时研究还发现,对二甲苯和苯乙烯胁迫下,试验微藻的叶绿素含量均随处理浓度以及处理时间而显著降低。这些结果为评估对二甲苯和苯乙烯对海洋微藻的毒性效应提供了依据。     

苯并[α]芘胁迫对三角褐指藻抗坏血酸-谷胱甘肽循环活动的影响

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料,在连续4d内,以100、400、700μg/L 3个剂量的苯并[α]芘(B[α]P)对三角褐指藻进行胁迫试验,分析苯并[α]芘对三角褐指藻的毒性效应,测定三角褐指藻的抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环非酶成分、含量及酶活性。研究表明:随着B[α]P浓度的提高和胁迫时间的延长,B[α]P对三角褐指藻的生长抑制作用逐渐增强;藻细胞内丙二醛(MDA)含量及总抗氧化能力(TAOC)显著升高,两者与胁迫强度的相关性系数分别为0.960和0.894;同时,AsA-GSH循环中的非酶成分抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)含量增加,相关酶谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单氢抗坏血酸还原酶(MHAR)活性普遍增加,其中,GSH含量、GR、APX和DHAR活性与藻细胞内MDA含量相关性系数分别为0.744、0.852、0.652和0.600。结果表明:AsA-GSH循环是三角褐指藻细胞对抗苯并芘胁迫、猝灭活性氧、降低膜脂过氧化的重要方式;细胞内AsA含量、GR活性及APX活性对苯并芘胁迫响应迅速、变化显著,是潜在的生物指示物。     

三角褐指藻与抑食金球藻的竞争及化感作用研究

为探明三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）对抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）是否具有化感作用,本研究以三角褐指藻和抑食金球藻为实验材料,研究了抑食金球藻在单培养和共培养条件下的生长情况及三角褐指藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:三角褐指藻对抑食金球藻有明显的化感抑制作用。在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量（K）逐渐减小,而抑食金球藻的种群瞬间增长率（r）、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;当三角褐指藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制（P<0.05）,但其抑制作用并未与三角褐指藻的密度呈明显的线性关系;滤液培养实验发现,10 mL和15 mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长产生显著影响（P<0.05）,对其叶绿素荧光参数没有影响（P>0.05）,25 mL和35 mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数均产生显著的抑制作用（P<0.05）,叶绿素荧光参数F_v/F_m、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害。     

光质对海带配子体生长发育影响的研究

以孢子水采苗的海带(Laminaria japonica)配子体为材料,研究了蓝光、绿光、红光对配子体生长,发育的影响.结果表明:蓝光对生长、发育的促进作用最大,绿光其次,红光对生长有促进作用,对发育的促进作用不大;在一定的光强范围内,配子体的生长速度都随着光强的提高而加快,当蓝光超过8001x、绿光超过16001x、...     

LED光色对欧洲舌齿鲈幼鱼抗氧化能力和消化能力的影响

作者利用循环水养殖实验系统,研究了红、绿、白、黄、蓝5种光色对欧洲舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)幼鱼抗氧化能力和消化能力的影响。结果表明,红光组的欧洲舌齿鲈幼鱼超氧化物歧化酶(SOD)活力显著高于其他光色组(P0.05),而绿、白、黄和蓝光色组的SOD活力没有显著性差异;红光组的还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著高于其他光色组(P0.05),绿、白光组与黄、蓝光组的GSH含量之间有显著性差异(P0.05);红光组过氧化氢酶(CAT)活力显著高于其他光色组(P0.05),白光组的CAT活力显著低于其他光色组(P0.05)。黄光组的胃蛋白酶活力显著高于红、绿、白光组(P0.05),绿光组的胃蛋白酶活力显著低于其他光色组(P0.05);红、绿、蓝光组的淀粉酶活力要显著高于白、黄光组(P0.05),红、绿、蓝光组的淀粉酶活力没有显著性差异,黄、白光组的淀粉酶活力没有显著性差异;白光组纤维素酶活力显著高于其他光色组(P0.05),绿光组的纤维素酶活力显著高于红、蓝光组(P0.05),黄光组的纤维素酶活力和绿、红、蓝光组没有显著性差异。因此,欧洲舌齿鲈在红光下养殖,其体内的抗氧化能力强,能有效应对氧化应激,而在黄光或红光下养殖其消化能力更强。     

环境光色对白条双锯鱼(Amphiprion frenatus)幼鱼生长和体色的影响

本试验研究了循环水养殖条件下白条双锯鱼(Amphiprion frenatus)幼鱼在不同光照环境中的生长状况和体色变化特点。设置白色、红色、黄色、蓝色、绿色五个光照试验组,每组三个重复,试验周期120d。结果表明,各试验组幼鱼存活率和特定生长率均无显著性差异(P0.05),增重率在红光组和绿光组间差异显著(P0.05)。试验鱼红光组红色皮肤胡萝卜素含量显著高于蓝光、黄光和绿光组(P0.05);白光组红皮中胡萝卜素含量显著高于蓝光组(P0.05);在眼、肝、肌肉和白色皮肤组织中胡萝卜素含量在各试验组间无显著性差异(P0.05)。白光组肝组织中酪氨酸酶活性活性显著高于红光组(P0.05);在眼、皮肤、肌肉组织中各试验组酪氨酸酶活性无显著性差异(P0.05)。研究表明,在循环水养殖条件下,白条双锯鱼在红光环境下体表类胡萝卜素含量增加,而酪氨酸酶活性减弱,有提高鱼体色泽鲜艳度的作用,此研究结果可为人工养殖海水观赏鱼的体色改善提供理论依据。     

硅藻岩藻黄素特性与其生物合成的研究进展

岩藻黄素的化学结构包含丙二烯键、环氧基、以及共轭羰基和羟基,是一类珍稀类胡萝卜素。岩藻黄素能够和叶绿素a/c某些蛋白形成FCP复合物,存在于许多海洋藻类细胞的光合系统内,在光捕获和光传递方面起重要作用。此外,岩藻黄素在抗肥胖、抗炎、抗癌和抗氧化等方面的生理活性已经被证实。硅藻细胞是岩藻黄素的理想来源,三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)是硅藻的模式藻种。本文对三角褐指藻来源岩藻黄素的研究进展进行了评述,主要包括岩藻黄素的生理特性和功能、生物合成途径以及合成中的关键酶,影响其生物合成的环境条件等,并对其未来研究进行了展望。     

光质对条斑紫菜自由丝状体生长和生理指标的影响

光质是影响藻类生长发育的重要因子。本文旨在研究栽培型条斑紫菜(Neopyropia yezoensis)自由丝状体在不同光质(白光、红光、蓝光、绿光)下生长率、形态、超微结构、色素含量及抗氧化酶活性的差异。结果显示:培养21 d后,白光显著提高条斑紫菜自由丝状体特定生长率和叶绿素a含量,其次是红光和绿光,蓝光最差。和白光组相比,蓝光组藻体藻红蛋白(PE)含量最高,红光、绿光组藻体藻蓝蛋白(PC)含量较高。白光组藻体正常黑褐色,细胞壁最厚。红、绿光组藻体绿色,直径和细胞壁厚度与白光组相近。蓝光组藻体鲜艳红色,直径最小,细胞壁最薄,且超微结构显示类囊体上质体小球数量最多。蓝光照射后,藻体丙二醛(MDA)含量最高,超氧化物歧化酶(SOD)活性最低。研究表明,白光最有利于条斑紫菜自由丝状体生长,其次是红光和绿光,蓝光则有不利影响。     

大菱鲆幼鱼视网膜结构及不同光谱下视蛋白基因表达特征的研究

大菱鲆(Scophthalmus maximus)是中国重要的养殖鱼类之一, 其生活史经历不同的栖息地和光环境, 视觉器官结构及视觉功能也具有适应性发育特征和可塑性。本研究以不同发育阶段的大菱鲆幼鱼为对象, 探究了其视网膜结构变化、视蛋白基因的表达特征及其与光谱之间的关系。结果表明, 随着大菱鲆幼鱼的生长发育, 其视网膜的外核层逐渐变厚; 视锥视杆层的厚度变化不明显; 而内核层与神经节细胞层逐渐变薄。视紫红质基因rh1与视蛋白基因总表达量的比例上升, 由2月龄的57.35%上升到9月龄77.19%; 视锥蛋白基因与视蛋白基因总表达量的比例下降; 其中红视蛋白基因lws 由2月龄的4.49%下降至9月龄的0.13%。将7月龄的大菱鲆幼鱼用不同光谱处理75 d后, 其视蛋白基因的表达会随光谱环境的变化而发生改变。与全光谱相比, rh2b1、sws2、sws1在红、黄光下的表达量显著下降, 而rh2b1在蓝、绿光下表达显著上升、sws2在绿光下表达显著上升, 其他则变化不显著(P<0.05)。黄、绿、蓝及全光谱下rh2基因家族与视蛋白基因总表达量的比例最高, 而红光下基因rh1的表达量占比最高。大菱鲆幼鱼在不同阶段以及不同光谱处理下表现出了视蛋白基因表达的可塑性以适应不同水层的光谱环境。本研究为探究大菱鲆对光环境的适应机制及工厂化养殖光照调控技术的建立提供理论参考。     

防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻生长及生理特性的影响

为研究防污剂Irgarol 1051对微藻生长及生理生化特性的影响,以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料,分析了Irgarol 1051对P.tricornutum生长、叶绿素a含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量等的影响。结果表明:Irgarol 1051可抑制P.tricornutum的生长,并诱导其产生耐受性;P.tricornutum中叶绿素a、可溶性蛋白质含量及SOD酶活力等均随Irgarol 1051质量浓度的增加而升高,以维持其生长和生理状态;随着Irgarol 1051质量浓度的升高,藻细胞中MDA含量显著增加,表明细胞中活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)过量积累,这将破坏藻细胞的膜结构与功能。研究结果将为探讨Irgarol1051对微藻的效应机制及其环境风险评价提供数据资料和科学依据。     

Photo-inhibition of phytoplankton photosynthesis as a function of exposure time

The photo-inhibition of phytoplankton photosynthesis at higher intensities was examined with a cultured marine diatom,Phaeodactylum tricornutum, and natural samples. The question was to determine whether photo-inhibition results from excretion of photosynthetic products from cell or from an actual decrease in photosynthetic rate. P. tricornutum cultured at 15 klux showed very little photo-inhibition up to 70 klux, and, in the sample cultured at 1 klux, most marked photo-inhibition was observed in 3 hours experiment. Extracellular release was less than 30% of particulate fixation, and did not show any extreme increase to supplement photosynthesis depression at higher light intensities. When the photosynthesis was measured during 10 minutes, both samples showed no photo-inhibition. The photosynthesis by low light sample lost the linearity of time-course with prolonged exposure at high light intensity. Observed photo-inhibition, therefore, we explained with the actual decrease in photosynthetic rate. Similar photo-inhibition could be seen in marine phytoplankton samples concentrated by filtration.     

光色对豹纹鳃棘鲈幼鱼摄食、生长和存活的影响

为探究光色对鱼类摄食、生长和存活的影响,作者在模块化小型循环水养殖系统中,以豹纹鳃棘鲈(Plectropomus leopardus)幼鱼(体长21.2 cm±1.22 cm,体质量112.46 g±2.632 g)为对象,设置5种光色环境(红、黄、绿、白和黑暗),进行了4个月的循环水养殖实验。结果表明:绿光下豹纹鳃棘鲈幼鱼摄食率高、饵料转化率高、饵料系数低,但不同光色下豹纹鳃棘鲈幼鱼的摄食不存在显著性差异(P0.05);幼鱼的体长增长,绿光组和红光组大,且与其余3组间差异显著(P0.05);幼鱼的体质量增长,绿光组最大,红光组和黑暗组次之,白光组和黄光组最小,且三者间差异显著(P0.05);各组幼鱼的肥满度并没有显著性差异(P0.05);除白光组幼鱼存活率(只有50%)最低外,其余各组幼鱼存活率均在80%以上,其中绿光组最高,为88.33%。可见,在循环水养殖生产中,绿光环境有利于豹纹鳃棘鲈幼鱼的摄食、生长和存活。     

Selective transmission of light in the ocean waters and its relation to phytoplankton photosynthesis

Occurrence of the depth differences in pigment composition and photosynthetic properties of marine phytoplankton were examined in relation to the spectral changes of light with depth. Phytoplankton were taken from various depths in the northwestern North Pacific, and their absorption spectra were determined with intact cells and in 90% acetone extract. The photosynthetic activities of phytoplankton were concurrently measured under blue, green, red and white light. The difference in absorption spectra for the surface and deeper samples was considerably small, indicating that the prevailing green or blue light in the deeper layers may have little significance for depth-variations of the pigment composition in marine phytoplankton. The depth differentiation in the shape of the light-photosynthesis curve was marked in a well stratified water column but no active response of deeper phytoplankton to green light could be confirmed. The photosynthetic efficiencies of phytoplankton for blue and green light were approximately 105–115 % and 80–90 % of white light, respectively, irrespective of sampling depth.Contribution No. 261 from Shimoda Marine Biological Station