不同碳氮浓度对雨生红球藻生长及虾青素累积的影响

研究了不同二氧化碳浓度和硝酸钾浓度对雨生红球藻生长及虾青素累积的影响。结果表明,较高浓度的CO2(600×10-6)能够显著促进雨生红球藻的生长、光合作用的进行和虾青素的累积。红球藻单个细胞内的虾青素含量随着培养液中硝酸钾浓度的降低而增加,绿色游动藻种和绿色不动藻种培养12 d后获得的最大虾青素值分别为10.93 pg/个和12.64 pg/个。连续通气是促进雨生红球藻生长及虾青素累积的一种有效碳源提供方式。     

细弱红翎菜(Solieria tenuis)的物种鉴定及其在青岛市琅琊台湾海域的生长调查研究

2021年7月末至10月初,位于黄海沿岸的青岛市西海岸新区琅琊台湾贡口拦海坝处出现大量悬浮生长的大型红藻。为明确该类群的分类地位,探究其生物学特征,对该处红藻群体展开了实地调研,并采集相关样本开展了形态鉴定和分子系统发育分析。该群体主要由一种红藻组成,藻体紫红色、圆柱形,质软多肉,高度可达20cm,不规则互生分枝,分枝基部强烈缢缩、顶端尖细;藻体主轴横截面观可见较小的含色素外皮层细胞以及较大的近圆形假薄壁细胞和分布在髓层中央的散乱、疏松的丝状细胞。结合分子标记rbc L和cox I基因的系统发育分析结果,该物种被鉴定为细弱红翎菜(Solieria tenuis Zhang et Xia)。与历史研究记录不同,贡口拦海坝处的细弱红翎菜群体缺乏固着器和繁殖结构,悬浮性营养生长,所在海域丰富的氮磷营养可能为其快速生长提供了物质基础,在生长高峰期该群体总生物量约6 t (干重),是一次局部区域性小规模“藻华”。细弱红翎菜的悬浮生态型和暴发性增殖现象表明该物种可能具有较强的环境适应性,其生理特征和潜在的生态风险需进一步关注。     

绿潮生物学机制研究

绿潮发生机制极其复杂,但其核心机理是绿潮暴发时漂浮"藻席"中的浒苔快速形成巨大生物量,涉及浒苔生物学过程对环境的响应及其生理生化基础。为此,本文在已有研究报道的基础上,对浒苔生活史研究进行了充分的理论补遗;分析了漂浮"藻席"中浒苔生长与繁殖过程,认为该过程是绿潮生物量形成的关键;阐述了浒苔孢子囊形成是对富营养化背景下海水溶解无机氮(DIN)中硝态氮高占比的响应,认为一氧化氮分子可促进浒苔营养细胞向孢子囊的转化;解析了浒苔细胞对逆境因子的响应途径与机制。基于已有的研究成果,本文对浒苔引发绿潮的生物学过程进行了理论推定。人为或自然因素使固着浒苔处于漂浮状态,形成小规模"藻席";富营养化背景下海水DIN中硝态氮占比的升高赋予了浒苔巨大的繁殖潜能,漂浮过程溶解无机碳(DIC)"充裕"和"不足"两个阶段的交替以及食藻动物啃食产生的藻片段使孢子囊形成比例大幅提升;孢子原位萌发等使释放的孢子在"藻席"中获得了附着基,个体数目随之指数增长;结合漂浮浒苔的高生长速率,"藻席"规模不断扩大,短时间内形成巨大生物量。同时,本文还对今后的绿潮研究提出一些建议,认为啃食动物在浒苔生物量消长过程中发挥重要作用,在漂浮"藻席"系统中扮演着"生态引擎"的功能,同时系统阐明浒苔孢子的原位萌发等现象的生物学机理应该是未来绿潮的重要研究内容。     

绿藻浒苔多元化应用研究进展

浒苔营养物质全面且含量丰富,藻体适应性强、光合效率高、生长速度快,是一种非常理想的生物材料。本文对近些年来浒苔在食品、饲料、活性物质开发、生物质能源研究、生态修复等方面的应用进行综述,为浒苔资源的充分利用与进一步开发提供可借鉴的理论和实践方面的科学依据。     

基于蛋白组学分析杜氏盐藻对不同浓度CO2的响应

用气体混合仪设置不同的CO_2浓度处理组,测定了杜氏盐藻(Dunaliella salina)细胞密度、碳酸酐酶活性、甘油含量等生理指标,结合蛋白质组学分析方法,比较了不同CO_2浓度下细胞内主要代谢路径蛋白表达的差异。结果表明:在一定范围内,随着CO_2浓度的升高,杜氏盐藻的生理活性及光合活性提高;而CO_2浓度过高对盐藻生长呈抑制作用; 3%CO_2浓度最适于本实验杜氏盐藻藻株的生长。随着CO_2浓度的升高,胞外碳酸酐酶活性下降。低浓度的CO_2有利于β-胡萝卜素的积累,且光系统Ⅱ(PSⅡ)光合活性在CO_2浓度0.03%～3%范围内上升, CO_2浓度达9%时降低,与光合作用相关蛋白的表达趋势接近。上述结果说明杜氏盐藻可能通过调节光合作用中叶绿素等捕光色素的合成及相关蛋白的表达笼统,以响应CO_2浓度的变化;而过高浓度的CO_2可对细胞产生氧化损害,引起热激蛋白和超氧化物歧化酶等蛋白含量的上调以应对氧化胁迫。     

低盐、高温诱导的条斑紫菜(Pyropia yezoensis)病烂机制研究

条斑紫菜(Pyropia yezoensis)是中国北方沿海大面积栽培的一种重要大型经济海藻。近些年,因高温等环境因子导致的烂菜时有发生,严重制约了产业的可持续发展。测定分析了不同温度(15°C和20°C)、不同盐度(20,25和30)条件对条斑紫菜叶状体光合作用参数、抗氧化酶系统活性及相关分子表达量变化的影响。发现高温(20°C)和低盐(盐度20)胁迫下会导致潜在最大量子产额(Fv/Fm)下降、非光化学淬灭Y(NO)值上升;同时,高温低盐(20°C,盐度20)条件下丙二醛(MDA)含量显著提高,表明条斑紫菜叶状体光合作用系统已受到一定的损伤。另外,过氧化氢酶(CAT)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性随盐度降低而下降,在盐度20和高温(20°C)时其酶活显著降低,而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著上升。而荧光定量结果显示,在20°C高温条件下, SOD转录出现轻微上调。随着盐度的降低, POD转录水平显著下调。此外, 20°C高温胁迫下,低盐盐度20条件下,相关抗氧化酶系统关键基因的表达均出现显著下调,表明在高温、低盐胁迫下,藻体内氧自由基清除能力受到抑制,最终导致细胞受到氧化损伤。因此,本实验表明,在高温条件下、盐度降低导致的抗氧化系统酶活及相关基因表达受到抑制,这是紫菜病烂发生的诱因之一。     

兼养小球藻在不同浓度Fe3+培养下的蛋白质组学研究

为研究小球藻(Chlorella vulgaris)对不同浓度Fe~(3+)的响应,测定了自养和乙酸兼养小球藻在不同浓度Fe~(3+)条件下的生长速率和油脂含量,比较分析了兼养小球藻在不同浓度Fe~(3+)下的蛋白质组表达差异。结果表明,兼养小球藻比自养小球藻生长速率快,积累的生物量多,在缺铁条件下中性脂含量高。蛋白质组分析显示:在缺铁条件下光合作用相关蛋白含量最低;在缺铁和高浓度铁条件下,热激蛋白、蛋白合成和糖代谢等过程相关蛋白表达都下调,表明缺铁和高浓度铁条件对小球藻的生长都是逆境条件;在缺铁条件下氨基酸代谢相关蛋白表达上调,这可能是由于NO_3~–同化下降,氨基酸合成减少,需要进行氮的回收利用。上述结果表明:在兼养条件下缺铁培养的小球藻可获得较高生物量和中性脂含量;而高浓度铁能促进小球藻生长,但不能提高中性脂含量,对藻细胞也有一定的胁迫效应。