藻类捕光天线系统:结构与功能的统一

藻类是光合自养的水生孢子植物,为了适应水下弱光的特殊生境,藻类捕光天线历经亿万年的进化,形成了特殊的结构与功能.从发现藻类捕光天线的存在到至今的70多年间,其结构解析技术的发展共经历了4个阶段:首先是利用生化及普通光谱技术研究结构组成(1950-1980年);其次是利用X-ray晶体学技术研究局部精细结构(1980年至...     

条斑紫菜孢子体与配子体光合系统Ⅱ(PSⅡ)稳定性研究

膜蛋白是生物领域研究中的热点和难点。在光合作用研究中,对于藻类个体发育过程中光合膜蛋白结构和功能的变化所知甚少,其中的一个限制因素是能否纯化得到大量高活性的稳定且均一的光合膜蛋白。作者从条斑紫菜(Porphyra yezoensis)孢子体和配子体中分离纯化得到光合系统(PSⅡ)复合物,并研究了其完整性和放氧活性。结果表明,孢子体和配子体的PSⅡ复合物,在4℃条件下保存比在-80℃下保存放氧活性高,稳定性高。配子体PSⅡ复合物,在-80℃保存第6天就已经没有放氧活性,而孢子体PSⅡ复合物仍有放氧活性。对4℃下保存的PSII复合物进行分子筛柱层析,室温吸收光谱测定以及放氧活性测定,发现随着放氧活性逐渐降低,蛋白大分子有聚合现象。室温吸收光谱表明经过长期的保存,吸收峰向短波长方向偏移,叶绿素易降解成为脱镁叶绿素     

盐藻的室温光抑制

实验用盐藻取自天津塘沽轻工业部制盐研究所,采用ＡＳＰ２培养液为培养基,研究了盐藻的室温光抑制现象,并探讨了盐藻的光保护反应机理,结果表明,盐藻对高辐照有很强的忍耐力,且光合能力的恢复也很强,氯霉素（ＣＡＰ）或二硫苏糖醇（ＤＴＴ）在高光下强烈地加深了对ＰＳＩＩ光化学效率（Ｆｖ／Ｆｍ）和光合量子效率（Φｉ）的抑制,但ＣＡＰ或ＤＴＴ单独作用并不抑制盐藻的光化学系统在低光下的可逆恢复;盐藻在ＣＡＰ＋ＤＴＴ     

南海东北部分粒级叶绿素a和超微型光合生物的周日变化

分别于2014年春、秋和2015年夏3个季节对南海东北部A站位(118°E,21.5°N)分粒级叶绿素a浓度和超微型光合生物(原绿球藻、聚球藻和超微型真核藻类)细胞丰度的昼夜变化进行了24 h时间序列连续观测和分析。通过萃取荧光法分析叶绿素a浓度,发现叶绿素a浓度呈现明显的昼夜变化,春季正午最高,秋季和夏季基本变化趋势为白天升高,夜晚降低;而因夏季中午的光抑制作用,叶绿素a的浓度相对较低。超微型光合生物(0.2~3μm)对总叶绿素a的贡献最高(71.49%),小型浮游植物(20μm)贡献率最低(10.41%)。通过流式细胞技术检测到3个超微型光合生物类群;其中,原绿球藻为优势类群,最大细胞丰度达1.05×10~5cells/m L,其次是聚球藻,超微型真核藻类的细胞丰度最低,但由于其单位细胞内的叶绿素a含量高,所以可能对叶绿素a的贡献最大。聚球藻丰度基本上白天下降,傍晚到午夜上升;秋季和夏季,超微型真核藻类的丰度白天高,夜晚低,而春季则相反;原绿球藻在秋季和春季的昼夜变化规律和超微型真核藻类相似。在多种因素共同影响下,光照是调控叶绿素a浓度和超微型光合生物丰度昼夜变化的一个关键因素。季节变化上,原绿球藻的细胞丰度季节间没有统计学差异(P0.05),聚球藻的季节变化为秋夏春,超微型真核藻类的季节变化规律和聚球藻相反。     

龙须菜藻红蛋白亚基基因的克隆及监测

龙须菜 (Ｇｒａｃｉｌａｒｉａｋｅｍａｎｅｉｆｏｒｍｉｓ)是红藻门江篱属中一种重要的产琼红藻 ,具有巨大的潜在经济价值。红藻以藻胆蛋白为捕光色素［１］ ,藻胆蛋白主要由藻红蛋白 ( ｐｈｙｃｏｅｒｙｔｈｒｉｎ,ＰＥ)、藻蓝蛋白 ( ｐｈｙｃｏｃｙａｎｉｎ,Ｐｃ)和别藻蓝蛋白 (ａｌｌｏｐｈｙｃｏｃｙａｎｉｎ,ＡＰＣ)组成。ＰＥ直接产于光合作用 ,是第一级天线捕光色素 ,对藻体生理活动有重大影响 ,ＰＥ还可作为光合生物进化的标志 ,在实际应用中 ,由于其优良的荧光特性 ,被广泛用作标记物质。另外 ,其光吸收区位于叶绿素ａ不能吸收…     

藻红蛋白研究进展

高等植物的主要光合色素是叶绿素a和叶绿素b,而红藻、蓝藻和隐藻的光合色素是叶绿素a和藻胆蛋白。藻胆蛋白包括藻红蛋白(Phycoerythrin,PE)、藻蓝蛋白(Phycocyanin,PC)、异藻蓝蛋白(Allophy-cocyanin,APC)和藻红蓝蛋白(Phycoerythrocyanin,PEC)等,氨基酸序列和免疫交叉反应结果显示PEC归于PC之中。它们各有自己独特的吸收光谱和荧光发射光谱。PE,PC,APC在藻体类囊体膜上顺序排列,加上连接蛋白构成藻胆体,其结构如图1所示。藻胆蛋白能高效率地捕获光能并传递给光系统,光能传递的方向为PE→PC→APC→chla。对藻胆蛋白结构与功能…     

西赤道太平洋暖池区光合色素分布及其对浮游植物群落的指示作用

利用光合色素的生物标志性可以在"纲"水平上表征浮游植物群落结构。依托大洋科学考察第20航次和21航次,通过对西赤道太平洋不同区域5个站位的HPLC藻类色素分析及CHEMTAX程序因子分析,获取了暖池区光合色素及浮游植物群落的垂直分布信息。结果显示在寡营养的暖池区,玉米黄素(Zeaxanthin)及乙二烯叶绿素a(DV Chl a)与叶绿素a浓度呈显著的正相关,浮游植物群落结构以蓝细菌、原绿球藻及定鞭金藻为优势藻纲,按对生物量的贡献率原绿球藻大于蓝细菌大于定鞭金藻的。蓝细菌和原绿球藻分布在真光层不同深度,而在营养盐丰富的次表层优势浮游藻类为定鞭金藻。     

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。     

不同营养方式下藻蓝蛋白对莱茵衣藻光合作用与生长的影响研究

藻蓝蛋白是光合蓝藻重要捕光天线藻胆体的主要组成部分,它能够帮助蓝藻吸收绿色光合生物难以利用的波长范围内的光,为了探究重组藻蓝蛋白对绿色植物光合作用的影响,本研究比较了在光合自养和混合营养两种营养方式下重组表达藻蓝蛋白的莱茵衣藻的光合作用与生长情况。结果表明：表达了藻蓝蛋白的莱茵衣藻中存在着从藻蓝蛋白到光合反应中心的光能传递。光合自养条件下,藻蓝蛋白能够显著促进莱茵衣藻的光合作用与生长;混合营养生长时,藻蓝蛋白也能够促进莱茵衣藻的光合作用,但效果不如光合自养条件下显著。     

钝顶螺旋藻在LED光电板式光生物反应器中的培养研究

分析研究了ＬＥＤ集成光电板光辐射强度对螺旋藻生物量浓度、螺旋藻比生长速率、藻光合放氧量及藻光合色素等螺旋藻生长特性的影响，并分析了ＬＥＤ集成光电板辐射红光及红、蓝组合双波长光质与冷白荧光灯光质对藻类各有效组成部分的影响。结果表明，在光辐射强度尚未达到饱和光辐射强度之前，光辐射强度决定螺旋藻的比生长速度；超过饱和光辐射强度，光合作用产氧量趋向恒定，说明螺旋藻光合器官具有光合稳定性；与冷白荧光日光灯组相比，ＬＥＤ集成光电板射红光及红，蓝组合双波长光质非常适合螺旋藻的生长并促进细胞干重、叶绿素、藻胆蛋白的增加，在相同的光辐射强度[275.9μmol/(m^2.s)]下，采用ＬＥＤ集成光辐射板辐射单色红光与冷白荧光日光灯组相比，藻胆蛋白、藻细胞干重吸绿素a分别增加４３．３９％、９８．４０％，５１．５６３％。     

藻类磷酸甘露糖异构酶基因的序列结构特点及系统进化分析

磷酸甘露糖异构酶基因(phosphomannose isomerase,PMI)编码磷酸甘露糖异构酶(PMI),可逆催化甘露糖-6-磷酸和果糖-6-磷酸之间的相互转化,在GDP-D-甘露糖的合成中起重要的作用,后者是生物体合成糖蛋白和糖脂必需的前体物质。本文根据在Genbank中已经登录的部分藻类PMI基因序列,与部分细菌、真菌、植物和动物的PMI基因序列做比较,研究其进化趋势和规律及其基因结构,为以后在大型藻类中研究该基因奠定基础。系统进化分析表明,藻类的PMI基因有2个进化方向,绿藻类的PMI基因与高等植物的进化趋势一致;而杂色藻类(硅藻和褐藻)则单独形成一个进化分支。多序列比对表明,磷酸甘露糖异构酶蛋白有3个保守区,其中有4个氨基酸残基位点是金属离子结合位点,分别为2个Glu和2个His。对部分藻类的PMI基因进行结构分析表明:在比较低等的藻类中,PMI基因没有内含子插入,而较高等的藻类中则有不同数目和长度的内含子插入。对部分藻类PMI基因的生物信息学分析结果显示,PMI基因编码的蛋白为酸性蛋白,分子量在40到60kDa之间;二级结构中均以α-螺旋和无规则卷曲为主;三级结构与二级结构相吻合。     

气升式藻类光生物反应器的应用研究

藻类是光合生物,在适当的光照条件下才能进行高效的光合作用和加快生长。同时,光合作用产生氧气,如造成溶解氧过饱和,又会降低光合产率。因此,在藻类光生物反应器的设计中,必需重视两个问题。其一是提高反应器的光照表面积与体积比,以提高光能利用效率;其二是气升式反应器要通过气流传动,提高藻类的光能利用效率和传质效率,同时防止培养液中溶解氧过饱和。近年来国内外研制的藻类光生物反应器多为管式［１,５］和板式反应器［４］。作者认为气升式反应器不仅占地面积小,而且有可能较好地兼顾上述藻类培养的基本要求。因此研制了１００Ｌ外照…     

南黄海浮游植物与水色透明度之间相关关系的研究

本文根据 １９９５ 年 ９ 月在南黄海获取的资料,分析和讨论了该水域浮游植物现存量（叶绿素 ａ （ Ｃ Ｈ ））、初级生产力（ Ｐ Ｐ） 和海水光学参数（透明度（ Ｓ Ｔ））、水色（ Ｗ Ｃ）） 之间的相关关系。分析结果表明,夏末秋初南黄海 Ｃ Ｈ 与 Ｐ Ｐ, Ｃ Ｈ 与 Ｗ Ｃ 和 Ｐ Ｐ 与 Ｗ Ｃ 以及悬浮物（ Ｓ Ｓ） 与 Ｗ Ｃ 之间均有良好的正相关关系。相关式分别为： Ｐ Ｐ ＝ ２２５１９ｌｎ（ Ｃ Ｈ ） ＋ ４８８９１ 或 Ｐ Ｐ ＝ ５ Ｅ－ ０５ Ｃ Ｈ １６４６４（ Ｒ２ ＝ ０７０３７）; Ｗ Ｃ ＝ ４０３ｌｎ（ Ｃ Ｈ ） ＋ ８９７６８ 或 Ｗ Ｃ ＝ ７１３０６ Ｃ Ｈ ０４７４７ （ Ｒ２ ＝０７９２１）; Ｃ Ｈ ＝ １５４３７ｌｎ（ Ｓ Ｓ） ＋ １３６４７ 或 Ｃ Ｈ ＝ ０７４９９ Ｓ Ｓ１２５２（ Ｒ２ ＝ ０７２２３）; Ｐ Ｐ ＝３３２８６ｌｎ Ｓ Ｓ＋ １５２２２ 或 Ｐ Ｐ ＝ ３３０２９ Ｓ Ｓ０５６９４ （ Ｒ２ ＝ ０５４７６）; Ｐ Ｐ ＝ ４２５８８ｌｎ（ Ｗ Ｃ） － ３７０７１或 Ｐ Ｐ ＝ ６６５１２ Ｗ Ｃ０８６６５（ Ｒ２ ＝ ０６７３１） 以 及 Ｓ Ｓ ＝ １４０１９ｌｎ（ Ｗ Ｃ） － １３３６３      

温度和光径对微绿球藻生长及营养成分含量的影响

研究了温度和光生物反应器的光径对微绿球藻(Nannochloropsis oculata Hibberd)生长及细胞内几种营养成分含量的影响。结果表明,温度对微绿球藻的生长有显著影响(P0.05),对几种营养成分的含量有极显著影响(P0.01),在28℃的培养条件下,细胞生长速度最快,此时蛋白质含量最高,为5.66%,多糖含量最低,仅为1.47%,但最大生物产量却是在30℃的条件下获得,总脂与叶绿素a的含量随温度的升高而降低,类胡萝卜素含量随温度升高而增大。光生物反应器的光径对微绿球藻的生长和总脂、可溶性蛋白、色素的含量有极显著影响(P0.01),对多糖含量有显著影响(P0.05),比生长速率、最高细胞密度和单位体积产量均随光径的增大而减小,单位面积产量随光径的增大而增大;总脂、可溶性蛋白和多糖的含量随光径的增大而降低,叶绿素和类胡萝卜素含量随光径增大而增大,类胡萝卜素含量的增大趋势比叶绿素更明显。     

几种红藻和蓝藻的光合作用色素

分离纯化出几种海产红藻和一种蓝藻的光合作用色素,并测定了它们的化学性质和光谱学性质。这些藻类是3种红藻:多管藻(Polysiphonia urceolata)、橡叶藻(Phycodrys sp.)和条斑紫菜(Porphyra yezoensis);蓝藻:钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)。用羟基磷灰石柱层析法从上述藻类中分离到几种不同的藻胆蛋白。经SDS-PAGE及光谱测定,发现条斑紫菜中的藻红蛋白不同于其它两种红藻。而橡叶藻中存在的两条藻红蛋白也有差异,条斑紫菜和钝顶螺旋藻中的两种别藻蓝蛋白之间也有区别。叶绿素分析表明,钝顶螺旋藻中叶绿素a的含量高于红藻中叶绿素a的含量。     

黑潮源区及其邻近海域叶绿素a浓度的季节分布

2001年冬季、2002年春季和秋季在琉球群岛、台湾岛和吕宋岛以东的西北太平洋黑潮源区及其邻近海域观测叶绿素a浓度季节分布及其粒级结构。结果表明,冬季表层平均叶绿素a浓度高于春季和秋季,台湾岛及以北岛链东南部的北部测区叶绿素a浓度高于巴士海峡及吕宋岛以东的南部海区。叶绿素a垂直分布呈真光层内随垂直深度增加而浓度增大,真光层下至水深200m随垂直深度增加而浓度降低的分布趋势。春季和秋季叶绿素a浓度粒级结构表明,微微型光合浮游生物(Pico级份)对总叶绿素a的贡献占优势,微型(Nano级份)次之,小型(Micro级份)所占比例最小。表层水光合浮游植物细胞丰度在(1.3~13.5)×103cells/dm3,以小粒径的硅藻占优势。呈现出微微型光合浮游生物在观测海区的重要性。     

鼠尾藻(Sargassum thunbergii)对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)胁迫的响应

邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)是近海环境有机污染物之一,不仅对海洋生物造成毒害,且能在生物体内富集和放大,对海洋生态系统形成严重威胁。本文以鼠尾藻(Sargassum thunbergii)为研究对象,通过测定比生长速率、叶绿素a含量、光合和呼吸速率、光合基因rbcL转录水平上的相对表达量等指标,研究了鼠尾藻对不同浓度DMP的响应。结果表明,低浓度的DMP(0.lmg/L)短时间内(≤15d)能促进鼠尾藻的生长和叶绿素a的合成,并使藻体的光合作用增强,诱导光合基因rbcL的表达,而在高浓度DMP(≥0.3mg/L)的作用下,鼠尾藻的生长速率、光合和呼吸速率、rbcL基因的表达量均随着暴露时间的延长呈明显下降趋势,且DMP浓度越高,降幅越大。以上研究结果对了解DMP对鼠尾藻胁迫的影响机制奠定了基础,为保护海洋经济藻类的养殖环境提供了理论依据。     

管藻目绿藻刺松藻(Codium fragile)PSI色素蛋白复合物结构及多肽组成

采用温和的聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）法，从管藻目录藻刺松藻中分离到不同解离程度的光系统I（PSI）复合物，以及核心复合物CCI、捕光复合物LHCI和LHCI的亚组分，并就其多肽组成及相互关系做了研究。纯化的CCI复合物只含有66和56kDa多肽，荧光发射主峰在714－715nm；LHCI的77K荧光峰在683－684nm，没有高等植物730nm特征荧光，含有PSI复合物中的全部4种24.7-27.5kDa多肽。将中心复合物CPI再电泳，得到了只含24．5和27．2kDa多肽的LHCI亚组分。从而证实刺松藻LHCI也可分裂为含有光合色素的两个部分，它们与CCI结合的紧密程度不同。     

厦门筼筜湖潟湖底栖微藻光合色素的时空变化特征及与环境因子的关系

2010年7月至2011年7月,利用高效液相色谱分离分析技术研究了厦门筼筜湖潟湖表层沉积物的底栖微藻生物量(以叶绿素a计)和光合色素组成,探讨了其与环境因子的关系.结果表明,表层沉积物中检出岩藻黄素、别藻黄素、玉米黄素、叶绿素b四种光合色素,对应的微藻类群包括硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻.底层(表层沉积物)与水层(水体)微藻叶绿素a生物量呈显著负相关关系(p＜0.05),但底层-水层对应的光合色素不存在显著相关关系,此暗示底层光合色素主要是底栖微藻的贡献,而非来自水层浮游微藻的沉降.底栖微藻生物量随时间变化明显,夏季(6～8月)较低(1.30 mg/m2),冬季(12月至翌年2月)较高(86.16 mg/m2).各测站底栖微藻生物量存在空间差异,随湖区的水深增加而降低,与沉积物表层光辐照度呈显著的正相关关系(p＜0.05).岩藻黄素与降雨量呈显著负相关,别藻黄素与水体无机氮含量呈显著正相关,玉米黄素分布主要受温度影响,除玉米黄素外,其他光合色素含量与光辐照度呈正相关.初步估算表明,底栖微藻占该浅水潟湖生态系统水层-底层微藻叶绿素a生物量和固碳量的27.64％和12.56％.     

2009年初夏长江口及毗邻海区表层浮游植物群落结构的色素表征

2009年6月对东海表层海水光合色素进行了高效液相色谱(HPLC)分析,通过藻类色素化学分类分析软件Chemical Taxonomy(CHEMTAX)获得了不同浮游植物对叶绿素a的贡献,研究了表层浮游植物群落结构的组成.结果表明:表层浮游植物的生物量与群落组成受温度、悬浮物质量浓度、营养盐等环境因素的影响,在水平分布...