不同温度及二氧化碳浓度下培养的龙须菜光合生理特性对阳光紫外辐射的响应

为了研究不同温度及CO₂浓度下培养的大型海藻对紫外辐射的生理学响应,选取龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)作为实验材料。实验设置两个温度梯度(20 ℃和24 ℃),两种CO₂浓度(390 μL/L和1000 μL/L)以及3种辐射处理,即可见光(PAR)处理(滤除紫外线A(UV-A)、紫外线B(UV-B),400-700 nm)、可见光加紫外线A(PA)处理(滤除UV-B,320-700 nm)、PAB处理(全波长辐射280-700 nm)。结果表明,酸化、升温以及紫外辐射处理都未影响大型经济红藻龙须菜的叶绿素a和类胡萝卜素的含量。然而紫外辐射处理显著降低了龙须菜的有效光化学效率,其抑制水平在酸化处理的藻体中更为显著,并且随着温度的上升而进一步加剧;酸化与温度耦合使藻体对紫外辐射的敏感性增加,导致其较低的修复速率以及较高的损伤速率。     

高盐下条斑紫菜光合特性和S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因表达的变化

为了研究条斑紫菜耐盐机理,对条斑紫菜叶状体进行了高盐胁迫处理,继而采用氧电极法测量了光合放氧速率和呼吸耗氧速率的变化,采用实时荧光定量PCR技术测量了S-腺苷甲硫氨酸合成酶(命名为PySAMS)基因的表达变化。结果显示藻体的光合与呼吸作用均受到高盐度海水的显著影响,随着盐度的增加,光合放氧率逐渐降低,呼吸耗氧率也逐渐降低。高盐度海水对PySAMS基因表达量也产生了显著影响,40和50盐度的海水诱导了PySAMS表达,但60至80盐度的海水却不同程度地抑制了PySAMS表达。据此推测,在面对较高盐度胁迫时条斑紫菜叶状体将逐步降低体内新陈代谢以度过不良环境。     

大气CO_2增加对不同生长光强下龙须菜光合生理特性的影响

为了探讨未来大气CO2升高对不同生长光强下大型海藻的影响,选取经济红藻龙须菜为实验材料,研究了其生长速率、光合作用、呼吸作用、叶绿素荧光参数以及光合色素对CO2和光强的响应。实验设置两个CO2浓度,正常空气水平CO2浓度(390μL/L)和高CO2浓度(1000μL/L);两个光强梯度,高光(300μmol m-2s-1)和低光(100μmol m-2s-1)。结果表明,CO2和光强对龙须菜的生长和光合作用有明显的交互作用。大气CO2升高并没有显著影响龙须菜的生长速率,但在不同CO2处理下,龙须菜对光强的响应不同。在空气水平下,光强的变化对其生长速率影响不显著。而在高CO2作用下,高光处理下的藻体有更高的生长速率。CO2显著促进高光生长下龙须菜的呼吸作用速率,但是在低光下作用不明显。而对于光合作用速率来说,低光培养下的藻体CO2表现为负面效应,但对高光下生长的藻体作用不明显。CO2增加没有改变龙须菜生长状态下的电子传递速率,但在高光下,CO2表现为一定的抑制作用。CO2显著降低了龙须菜天线色素藻红蛋白和叶绿素a的含量。这些CO2与光强的结合效应表明,大气CO2的升高对龙须菜光合生理特性的影响随着光强的变化而呈现不同的效应,在未来评估CO2的增加对大型海藻的影响时,要充分考虑其他环境因子的耦合效应。     

大气CO2升高和紫外辐射相互作用对羊栖菜生理特性的影响

为了研究经济海藻羊栖菜对大气CO2浓度增加与紫外辐射(UVR)相互作用的响应,设置两个CO2浓度(380μL/L和800μL/L)以及两种辐射处理,即PAR处理(滤除UV-A、UV-B,藻体仅接受可见光,400—700nm)和PAB处理(全波长辐射280—700nm)培养海藻,探讨了羊栖菜生长、光合作用、呼吸作用、光合色素含量、可溶性糖和蛋白以及硝酸还原酶活性的变化情况。结果表明高浓度CO2显著提高羊栖菜藻体的相对生长速率,并且紫外辐射的负面效应在高CO2处理下表现不显著。高CO2降低了藻体的光合作用速率,而UVR的负面效应和生长体现为一致性,但是羊栖菜的呼吸作用没有受到环境变化的明显影响。羊栖菜的光合色素叶绿素a和类胡萝卜素在高浓度CO2处理下明显降低,而UVR没有明显影响。环境因子对羊栖菜的可溶性糖没有影响,但是在高CO2和全波长辐射处理下,藻体可溶性蛋白的含量显著增加。同时高CO2明显提高了硝酸还原酶的活性,并且仅在高浓度CO2处理下藻体中UVR对其活性有抑制作用。CO2和UVR对羊栖菜的大多数生理特性存在明显的交互作用,在未来CO2浓度进一步增加的情况下,UVR的负面效应将会得到一定程度的缓解,这样有利于羊栖菜在养殖海区获得更高的产量。     

大型海藻的组织培养及其应用

文章对大型海藻组织培养中愈伤组织和原生质体的获得、除菌效果以及植物生长调节物质的选用的研究进展进行了概述,并对其应用和研究前景作了分析和展望。     

两种浒苔无机碳利用对温度响应的机制

为了探讨温度对大型海藻无机碳利用机制的影响,选择了潮间带常见的绿藻缘管浒苔 （Ulva linza）和浒苔（Ulva prolifera）为实验材料,研究了碳酸酐酶抑制剂乙酰唑磺胺（AZ）和己氧苯并噻唑磺胺（EZ）在不同的温度下对藻体光合作用的影响。实验设置6个温度梯度（5、10、15、20、25和30℃）。结果表明,缘管浒苔和浒苔都有很强的无机碳利用能力,而温度对此有显著的影响。但他们之间存在明显的种间差异。缘管浒苔对温度的依赖性要强于浒苔,其对温度的适应范围要窄于浒苔,尤其是在高温下（30℃）,缘管浒苔的最大光合作用能力与最适温度相比下降了56%,而浒苔仅为20%,这表明在高温的情况下,浒苔比缘管浒苔具有更强的生存适应能力,这是浒苔能够在绿潮藻占有绝对优势的原因之一。对缘管浒苔来说,在低温（5℃）和高温（30℃）时,无机碳的转运主要是通过胞外碳酸酐酶的催化作用,而在15℃时,加入胞外碳酸酐酶的抑制剂对无机碳的转运没有明显的影响,这表明在此温度下其他无机碳转运形式可以有效补偿胞外碳酸酐酶的作用。在其他的温度下,胞外碳酸酐酶和其他无机碳转运方式各占一定的比例。而对于浒苔来说,在低温5℃时,其他无机碳转运形式占主要作用,而从10℃开始,胞外碳酸酐酶作用比例显著增加,并且保持在相同的水平上。     

缘管浒苔和浒苔对海水盐度胁迫的生理响应

为探讨大型海藻对盐度的生理响应及其适应机制,以缘管浒苔和浒苔为试验材料,研究了不同盐度的稀释或浓缩海水处理10 d对浒苔属植物鲜质量(FM)、相对生长速率(RGR)、相对电导率(REC)、叶绿素含量(Chl)、类胡萝卜素含量(Car)、色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)、叶绿素荧光参数和渗透调节能力(OAA)的影响.结果表明:与对照相比,10％ ～ 200％海水处理均明显促进两浒苔属品种的FM和RGR,缘管浒苔和浒苔分别在100％和50％海水处理下的FM和RGR达到最大值;300％海水处理显著抑制两浒苔生长,缘管浒苔受抑制程度较大;缘管浒苔的生物量仅在50％、100％海水处理下呈现正增长,浒苔生物量在10％、50％、100％、200％海水处理下均呈现正增长.10％海水处理下,两浒苔的Chl、Car、Chl a/Chl b显著上升,且随海水盐度的增加,呈现先增后降,缘管浒苔和浒苔的Chl、Car、Chl a/Chl b分别在100％、50％海水处理下达到最大值.随盐度的增加,叶绿素荧光参数PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率(Yield)、最大相对电子传递速率(rETRmax)、光能利用效率(α)和半饱和光强(Ik)都显示与Chl相同的变化趋势.10％ ～ 300％海水处理下,浒苔属均表现出一定的OAA,缘管浒苔在100％海水处理下,OAA达到最大值,浒苔在50％海水处理下,OAA达到最大值.两浒苔的生长指标除与Chl/Car无明显的相关性,与REC呈极显著负相关,与Chl、Car、Chl a/Chl b、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α、Ik、OAA呈极显著正相关.100％和50％海水处理分别对缘管浒苔和浒苔的生长最适宜,浒苔生长适应盐度的范围比缘管浒苔宽.REC、Chl、Car、Chl a/Chl b、Fv/Fm、Yield、rETRmmax、α、Ik和OAA均可以作为浒苔属植物生长盐适应性的评价指标.     

羊栖菜幼孢子体对不同N水平生长条件和阳光紫外辐射的响应

探讨了太阳紫外辐射对两种N水平生长条件下羊栖菜幼孢子体光化学特性的影响及其恢复。结果显示,在高的光辐射下羊栖菜藻体的有效光化学效率和相对电子传递速率急剧下降,在全波长太阳辐射条件下它们的下降幅度要比仅在可见光处理下的藻体更大,2种N水平条件下藻体的光化学活性下降趋势相似,但是N加富的生长条件使得藻体具有更高抵御紫外辐射的能力,这可能是与N加富生长条件下的藻体中含有较高含量的紫外吸收物质和类胡萝卜素有关。结果表明羊栖菜的幼孢子体具有比成体更强抵御紫外线的能力,这主要体现在藻体受到紫外辐射损伤后的修复上。