绿色巴夫藻在UV-B胁迫后的生长补偿效应

以绿色巴夫藻(Pavlova viridis)为试验材料,设置了4、6、8、10μW.cm-2和12μW.cm-25个UV-B辐射强度,以无紫外辐射为对照,UV-B分别胁迫处理10min(a组)和15min(b组)。解除胁迫后,处理组和对照组在相同接种密度和相同条件下培养12d,测定了生长过程中的吸光值、色素含量、可溶性蛋白质和胞内多糖含量。结果表明,P.viridis在UV-B胁迫下,藻细胞生长受到显著抑制,a组和b组辐射处理的细胞相对增长率分别比对照下降了17.70%~51.54%和26.16%~60.01%(p<0.05)。但是,当胁迫解除后,各处理的藻细胞生长速率,在恢复阶段前期(1~4d)与对照无显著差异,在恢复阶段的中后期(6~12d)则显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)高于对照。证明P.viridis在胁迫后的恢复生长中表现超补偿生长现象,恢复培养第12d的最大光密度值比对照提高了26.55%,最大叶绿素a、类胡萝卜素、可溶性蛋白质和胞内多糖含量分别比对照提高了29.17%、29.93%、15.34%和34.37%。当然,在各处理中,随着辐射时间的延长和辐射强度的增大,超补偿生长发生的时间也相对滞后。     

亚高温胁迫解除后铜绿微囊藻的生长恢复

以25 ℃为对照,研究了在35 ℃亚高温条件下处理3、6和12 d后转入正常条件培养的铜绿微囊藻的生长恢复过程,测定了铜绿微囊藻的细胞密度、叶绿素a、类胡萝卜素、丙二醛和酶活性.结果表明： 35 ℃条件下铜绿微囊藻细胞生长受到显著抑制,第12天的细胞密度和叶绿素a含量分别比对照下降了14.5%和22.3%,类胡萝卜素的合成未受到明显抑制,胁迫时间越长,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性越高,丙二醛含量越高.胁迫解除后,藻的生长得以恢复,丙二醛含量与酶活性下降,35 ℃处理3、6和12 d分别出现低补偿、超补偿和等补偿生长,胁迫时间是影响补偿生长程度的重要因素.在恢复培养后期,处理组与对照之间的差异逐渐减小,各生长参数趋于稳定.对细胞密度和叶绿素a含量随胁迫时间、恢复时间的变化进行拟合发现,铜绿微囊藻的补偿效应与水华发生的过程存在相似性,这种生物内源特性为制定湖泊水华的预测体系提供了理论依据.     

紫外-B辐射对番茄幼苗生长、POD和IAA氧化酶活性的影响

模拟兰州地区夏季臭氧层减薄12%和20%时增强的UV-B辐射2.54kJ·m-2·d-1 T1 和4.25kJ·m-2·d-1 T2 ,以自然辐射为对照,研究2种辐射对番茄幼苗生长、叶绿素和可溶性蛋白质含量以及过氧化物酶 POD 、吲哚乙酸氧化酶 IAA氧化酶 活性的影响.结果表明:低强度、短时间的辐射 T1,10d 对番茄幼苗生长没有影响,而高强度、长时间的辐射可减少生物量累积,降低株高、壮苗指数、叶绿素a、b和总叶绿素的含量,对叶绿素a/b无显著影响;与对照相比,可溶性蛋白质含量在辐射处理10d和20d时均减低,40d时升高;T2处理使POD活性一直显著高于对照;IAA氧化酶活性在辐射10d和20d时增加,40d时显著低于对照.说明在UV-B辐射下光合下降、IAA分解抑制了番茄幼苗的生长.     

增强UV-B辐射和干旱对春小麦光合作用及其生长的影响

在室外盆栽条件下研究了UV-B辐射和土壤干旱对春小麦 '和尚头'生长和光合作用的影响.结果显示:(1)干旱、UV-B辐射、干旱+UV-B(复合)处理均可使叶片类黄酮含量增加,且干旱+UV-B处理增加显著高于其他处理(P<0.05).UV-B辐射和干旱单独处理均能显著降低叶片光合色素含量,但UV-B辐射的副作用大于干旱,复合处理对光合色素的影响介于UV-B和干旱之间.(2)各处理间的光合速率日均值大小次序为:对照>UV-B+干旱>UV-B>干旱;增强UV-B对净光合速率的抑制作用大于干旱,而UV-B+干旱处理的抑制作用较二者单独处理有所减轻.(3)UV-B辐射和干旱单独处理后总生物量比对照减少15%,且抑制作用为:干旱>UV-B>复合处理; UV-B辐射和干旱胁迫不但影响春小麦的生物量,而且影响小穗特征和产量.研究表明,UV-B辐射和干旱之间存在交互作用,说明一种胁迫可以减缓(轻)另外一种胁迫对春小麦的抑制作用.     

2种杨树光合色素和抗氧化系统对UV-B与NaCl胁迫的响应

以胡杨和俄罗斯杨(黑杨杂交种)为材料,通过设置增强UV-B辐射、NaCl胁迫(100mmol/L NaCl)、复合胁迫(增强UV-B辐射+100mmol/L NaCl)及对照(不额外施加NaCl和UV-B)4组处理,研究2种杨树对UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫的生理响应及其种间差异。结果显示:(1)增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫下,2种杨树的叶绿素含量降低,叶绿素a/b比值减小,类胡萝卜素含量升高;叶片中的膜脂过氧化产物(MDA)和H2O2含量均显著升高;但在复合胁迫下,俄罗斯杨MDA含量要明显低于各单一胁迫处理,而胡杨MDA含量和2种杨树H2O2含量均介于2种单一胁迫处理之间。(2)在3种不同胁迫条件下,俄罗斯杨和胡杨叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性比对照显著升高,且POD活性在复合胁迫下最高。(3)2种杨树叶片中渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白)含量在各胁迫条件下均比对照明显升高,且脯氨酸和可溶性蛋白含量在复合胁迫下最高;胡杨甜菜碱含量在3种胁迫条件下的升高幅度均远大于俄罗斯杨,而俄罗斯杨可溶性蛋白含量升高的幅度在增强UV-B辐射和复合胁迫下却明显高于胡杨。研究表明,增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合处理对2种杨树生长均造成不同程度的胁迫伤害,但2种杨树在复合胁迫下表现出的抗氧化保护能力比在2种单一胁迫下更强,因而复合胁迫对2种杨树的伤害更小,UV-B辐射可能与NaCl胁迫相互拮抗最终减缓了对植物的伤害。     

UV－B辐射增强对长白山五种藓类植物生长的影响

对生长在中国长白山的5种藓类植物——垂枝藓、拟垂枝藓、塔藓、星塔藓和高山金发藓分别以辐射强度为0.2(自然光照,对照)、3.0(紫外线中等辐射强度)和6.0kJ.m-2.d-1(高剂量辐射强度)的UV-B照射40d后,测定其株高、生物量及叶绿素含量.结果表明:中等和高强度的UV-B辐射使拟垂枝藓和塔藓的株高、生物量和叶绿素含量分别下降了32.3%、62.4%、81.3%和21.4%、59.4%、62.8%,其相对生长速率均为负值;高剂量UV-B辐射处理下垂枝藓的生物量稍有上升,而高山金发藓地下部分的生物量增加1倍,但叶绿素含量变化不明显.高山金发藓和垂枝藓抵抗UV-B辐射的能力较强,拟垂枝藓和塔藓对UV-B辐射较敏感.     

CO2倍增及UV-B增强对大豆植株生长和根际微生物的影响

以大豆'齐黄27'为研究材料,采用人工气候室模拟大气CO2浓度倍增(350～700 μmol*mol-1)及紫外线B(UV-B,280～320 nm)辐射增强(4～15 μW*cm-2)的环境条件,研究了CO2浓度增加及UV-B辐射增强对大豆生育前期的生长及根瘤、根际微生物数量的影响.结果表明:(1)增强UV-B能显著减少大豆植株地上部生物量,而对株高的抑制作用不显著;CO2浓度倍增促使大豆株高和地上生物量显著增加,对根系生物量的促进作用不显著,但能够减轻UV-B辐射增强对地上及根系生物量的抑制作用;CO2浓度增加、UV-B辐射增强及其复合胁迫均导致大豆植株根冠比下降,且复合胁迫对根冠比的抑制作用更明显.(2)CO2浓度倍增降低了大豆叶片叶绿素、类胡萝卜素及花青素含量,提高了净光合速率;UV-B辐射增强导致叶绿素含量减少,光合速率下降,却增加了类胡萝卜素及花青素含量;CO2浓度增加、UV-B辐射增强复合处理对叶片色素含量及光合速率的影响具有复合效应.(3)CO2浓度倍增能够促进根瘤数量及根际真菌数量的增加,而UV-B增强处理则显著降低细菌和放线菌的数量;CO2浓度倍增能够缓解UV-B增强处理对放线菌的抑制作用,却导致根际细菌数量进一步减少.研究发现,CO2浓度增加及UV-B辐射增强对大豆生育前期植株生长、叶片色素含量及根际微生物数量存在抑制或促进效应,而且在某些性状上存在复合效应,它们可能主要是通过调节大豆植株的干物质分配及根系的代谢间接影响根瘤数量及根际微生物数量.     

共生与非共生爪哇伪枝藻对高温胁迫的响应

研究以自由生长的爪哇伪枝藻(Free-living S. javanicum, fs)和分离自地衣的爪哇伪枝藻(Symbiotic S. javanicum, ss)为研究对象, 探究了不同生长状态爪哇伪枝藻对高温(45℃)胁迫的响应。结果发现在高温胁迫下, 爪哇伪枝藻光合活性、叶绿素a及类胡萝卜素含量下降; 丙二醛(MDA)、胞外多糖及可溶性蛋白含量上升。在高温处理下, 与fs相比, ss光合活性下降较慢, 且高温处理后ss的叶绿素a及类胡萝卜素含量也明显高于fs。高温处理下, 与fs相比, ss的MDA含量和增长速度均较低; 并且在面临高温胁迫时, ss能够更快的分泌胞外多糖和可溶性蛋白质, 从而在一定程度上达到自我保护的目的。研究结果表明, 在暴露于高温胁迫时, 相较于自由生长状态, 来自地衣的爪哇伪枝藻具有更高的自我保护效率。     

UV-B辐射对雨生红球藻光合特性和虾青素含量的影响及其响应

实验研究了不同强度的UV-B(280-320 nm)辐射对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)的光合活性、生物量、色素含量、活性氧(ROS)含量和抗氧化酶活性等的影响, 以探讨利用UV-B辐射诱导虾青素生物合成增强的可能性。结果发现, 经UV-B辐射处理后,雨生红球藻的光合活性降低、生物量增长被抑制。UV-B辐射对叶绿素影响不大, 但会改变细胞的类胡萝卜素和虾青素含量:0.1和0.3 W/m2强度的UV-B辐射使细胞中的这两种色素含量升高, 0.5 W/m2组的色素含量短暂升高后恢复到对照水平。中低强度的UV-B可以促进雨生红球藻单细胞虾青素含量的增加, 但由于其对细胞生长的抑制作用, 并不能使虾青素大量积累。随辐射时间延长, 细胞内ROS含量未明显增加,但抗氧化酶(过氧化氢酶和超氧化物歧化酶)活性下降, 雨生红球藻可能主要依靠虾青素来淬灭ROS。以上结果表明, UV-B辐射对雨生红球藻的主要生理生化过程有抑制作用, UV-B辐射既可以诱导虾青素的合成又会消耗一部分虾青素, 对虾青素含量的影响与其强度有关, 而利用虾青素来清除细胞内的ROS可能是雨生红球藻抵御这种不利环境条件的最重要的途径。       

UV-B辐射胁迫下杨梅幼苗的高光谱响应

设置UV-B滤光减弱、UV-B辐射增强和自然光(对照)3组模拟大田试验,比较了不同UV-B辐射处理下,亚热带典型木本植物杨梅幼苗的叶绿素含量、光谱反射率及光谱特征参数,研究UV-B辐射变化对亚热带森林树种的影响.结果表明:增强UV-B辐射可降低杨梅幼苗的叶绿素含量,而降低辐射则会显著促进叶绿素的增加,并且这种胁迫反应于光谱反射率中.3种不同梯度UV-B辐射作用下,可见光部分光谱反射率间的差异主要集中在绿光反射峰及红边附近,同时红边所在波长位置“红移”.UV-B辐射对杨梅的胁迫在时间上具有积累性.用反高斯模型参数R0、λ0、λp、Rs、6指示杨梅受UV-B胁迫,以Rs最显著.不同UV-B辐射水平下植物叶片光谱反射率上的差异,可通过较窄波段光谱反射率或特定波长光谱反射率所构建的植被指数加以有效区分.     

海洋经济微藻混合培养与单独培养下的生长比较

海洋微藻可以广泛应用在水产养殖、食品加工、医药保健、环境保护和生物制能等各种行业,具有非常好的开发利用前景.目前,如何突破海洋微藻培养过程中细胞生物量低下等瓶颈,提高微藻的细胞密度,以低成本、高效率开发利用海洋微藻资源成为了国内外学者关注的焦点.论文以三角褐指藻、亚心型扁藻和杜氏盐藻3 种典型经济海洋微藻为研究材料,在实验室条件下研究了它们两两混合培养与各自单独培养条件下的细胞生长情况,探讨海洋微藻混合培养在促进微藻整体细胞生长方面的可能性.结果显示,三角褐指藻和杜氏盐藻混合培养在生长前9 天的OD680 高于三角褐指藻或杜氏盐藻分别单独培养的OD680 ,而随着试验时间的延长,混合培养条件下的OD680 与单独培养三角褐指藻的OD680 相似;就三角褐指藻和亚心型扁藻混合培养的OD680而言,在整个生长时期均高于单独培养亚心型扁藻的OD680 ,但低于单独培养三角褐指藻的OD680 ;不同的是,杜氏盐藻和亚心型扁藻混合培养下的OD680 在生长第6 天后高于单独培养杜氏盐藻或单独培养亚心型扁藻的OD680 .研究结果表明,混合培养三角褐指藻和杜氏盐藻或混合培养杜氏盐藻和亚心型扁藻具有一定程度促进微藻细胞生长的潜力.研究结果将为经济海洋微藻的高密度培养及其高附加价值活性物质的开发利用提供一个崭新的研究方向.     

Season variability of iron effects on periodic culture of microalgae Dunaliella viridis Teod.

Effects of different iron concentrations (final concentrations of iron in Artari's medium: 3.7, 37.0, 74.0, and 185.0mmol·L-1) on growth rate and contents of protein, triacylglycerides, and β-carotene in Dunaliella viridis cells at cultivation in different months were investigated. It was shown that the dose-dependent effects of iron were notable for season variability. In the 1stexperimental series (October, 2007), iron at researched concentrations did not affect growth rate of culture and protein, triacylglyceride, and [3-carotene contents in cells. In experimental series conducted respectively in Novem-ber 2007, December 2007, and February 2008, the dose-dependent stimulation of microalgae growth was observed. For each of these experimental series, there were particular dose dependences of protein, triacylglyceride, and β-carotene contents in microalgae cells at cultivation on media with iron at different concentrations. Meanwhile, for all of the four experimental series conducted in different months, variability of growth rate and analyzed parameters of microalgae Dunaliella viridis as control (cultivation without iron) was shown. It is suggested that these functional differences of control cultures of microalgae in different months caused variability in the dose-dependent effects of iron in a Dunaliella viridis culture. The possibility of iron usage for increasing microalgae biomass and for enriching it by β-carotene in Dunaliella viridis culture with initial low productivity and low β-carotene content is considered.     

UV-B Radiation Suppresses the Growth and Antioxidant Systems of Two Marine Microalgae, Platymonas subcordiformis (Wille) Hazen and Nitzschia closterium (Ehrenb.) W. Sm

This study investigated whether increased solar UV-B radiation (280-315 nm) could suppress the growth of marine microalgae through effects on their antioxidant systems. Two marine microalgae species, Platymonas subcordiformis (Wille) Hazen and Nitzschia closterium (Ehrenb.) W. Sm, were exposed to a range of UV-B radiation and both showed reductions in their growth rates, and the chlorophyll a (Chl a) and carotenoid (Car) contents when UV-B radiation dose increased. Superoxide anion radical (O2)production and the concentration of hydrogen peroxide (H2O2) and malodiadehyde (MDA) also increased with the increasing of UV-B radiation. Antioxidant systems, non-enzymic components (Car and glutathione content) and enzymic components (superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activity), decreased as a result of enhanced UV-B radiation. When the exogenous glutathione (GSH) was added, the effects of UVB radiation on the growth of the two species were alleviated. These results suggest that enhanced UV-B radiation suppressed the antioxidant systems and caused some active oxygen species to accumulate, which in turns retarded the development of the marine microalgae.     

UV-B effect on constituents of Azolla caroliniana

Changes in growth and ultrastructure of Azolla caroliniana in response to elevated UV-B radiation were investigated. Exposure of plants to UV-B radiation for 1, 8, 16, 24 and 48 h exhibited a significant decrease in biomass and relative growth rate. This decrease resulted in an increase in doubling time over the control. Also, Chl a and b contents were significantly decreased especially after 16 h. The reduction was accompanied by a decrease in 5-aminolaevulinic acid content (precursor of chlorophyll). On the other hand, contents of carotenoid and UV-absorbing phenolic compounds (flavonoids and anthocyanins) were increased.     

三角褐指藻和小角毛藻对UV-B辐射增强的生理生化响应

通过实验生态学和生物化学的方法,研究了UV-B辐射对三角褐指藻和小角毛藻的生长、叶绿素a、类胡萝卜素、丙二醛、可溶性蛋白含量和抗氧化物酶活性的影响。结果表明:(1) UV-B辐射增强抑制了2种微藻的生长,低剂量(0.75J/m²)UV-B辐射对三角褐指藻的生长具有一定刺激作用。(2) 三角褐指藻的叶绿素a含量随辐射剂量的增加先上升后下降,小角毛藻chl-a含量缓慢下降。2种微藻MDA含量随UV-B辐射剂量的增加而升高。(3) 随着辐射剂量的增加,三角褐指藻可溶性蛋白含量先稍有升高后较快下降。小角毛藻可溶性蛋白含量始终呈下降趋势。(4) UV-B辐射增强使2种微藻的SOD 、POD和CAT活性先升高后下降,小角毛藻的酶活性变化相对稳定。     

Progress in physicochemical parameters of microalgae cultivation for biofuel production

Microalgae have been exploited for biofuel generation in the current era due to its enormous energy content, fast cellular growth rate, inexpensive culture approaches, accumulation of inorganic compounds, and CO₂ sequestration. Currently, research is ongoing towards the advancement of the microalgae cultivation parameters to enhance the biomass yield. The main objective of this study was to delineate the progress of physicochemical parameters for microalgae cultivation such as gaseous transfer, mixing, light demand, temperature, pH, nutrients and the culture period. This review demonstrates the latest research trends on mass transfer coefficient of different microalgae culturing reactors, gas velocity optimization, light intensity, retention time, and radiance effects on microalgae cellular growth, temperature impact on chlorophyll production, and nutrient dosage ratios for cellulosic metabolism to avoid nutrient deprivation. Besides that, cultivation approaches for microalgae associated with mathematical modeling for different parameters, mechanisms of microalgal growth rate and doubling time have been elaborately described. Along with that, this review also documents potential lipid-carbohydrate-protein enriched microalgae candidates for biofuel, biomass productivity, and different cultivation conditions including open-pond cultivation, closed-loop cultivation, and photobioreactors. Various photobioreactor types, the microalgae strain, productivity, advantages, and limitations were tabulated. In line with microalgae cultivation, this study also outlines in detail numerous biofuels from microalgae.     

产油微藻Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341对镉胁迫的生理响应及抗性机理

【背景】重金属镉(Cd)污染问题日益严峻。微藻是一种良好的生物吸附剂。目前研究多关注于微藻对Cd的去除率及吸附性能方面,对其抗Cd机理的研究比较少。【目的】以产油微藻Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341为材料,研究Cd胁迫对UTEX 2341生理性状、抗性机理及产油的影响。【方法】测定微藻在0-5mmol/LCd胁迫下的生长产油情况,并进一步分析2mmol/LCd胁迫下藻体中色素、可溶性蛋白和油脂含量的变化,以及藻体亚显微结构、抗氧化酶和抗氧化剂、脂肪酸组分的改变情况。【结果】Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341能够耐受2 mmol/L Cd胁迫,虽然其生物量和叶绿素含量在Cd胁迫下略有降低,但油脂产量显著增加,胁迫168 h时为1.60 g/L,是对照的1.77倍。此外,高浓度Cd引起了胞内活性氧的积累。抗性机理分析表明高Cd胁迫显著抑制了微藻体内的抗氧化酶活性,但非酶抗氧化剂类胡萝卜素和还原性谷胱甘肽的含量显著增加,分别是对照的1.42倍和4.5倍,从而缓解高浓度Cd对微藻细胞造成的氧化损伤,减轻Cd的毒性。脂肪酸组分分析结果表明,Cd胁迫下油酸(C18:1)含量增加,且脂肪酸成分中C16-C18的含量达96%-98%,符合生物柴油的生产标准。【结论】该研究为揭示微藻抗Cd的机理以及Cd胁迫下微藻柴油合成的调控机理提供了一定的研究基础。     

UV-B对雨生红球藻生长及虾青素积累的影响

以雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)为材料,研究不同强度的UV-B对雨生红球藻生长、光合作用及虾青素积累的影响和其作用机理。设置5种紫外线强度,分别在正常光照培养条件下补充不同强度UVB(100—500 lx),标记为CK、U100、U200、U300、U400和U500六组。结果表明,经UV-B辐射后雨生红球藻细胞密度、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、非光化学淬灭系数(NPQ)和叶绿素(Chl.a和Chl.b)含量等均呈现下降趋势,且与辐射强度相关。相反,虾青素含量在100—400 lx强度下随UV-B辐射强度的增加而升高。与对照相比,高强度UV-B辐射(U400)36h和72h后藻细胞虾青素含量分别提高了35.68%和56.23%,达到5.82和7.06 mg/L。qRT-PCR检测发现雨生红球藻虾青素合成关键酶基因(IPI、PSY、BCH和BKT)的表达量随紫外辐射强度和辐射时间的增加均有不同程度升高。UV-B辐射亦调控紫外光受体UVR8及其信号转导通路核心元件(COP1、SPA1、HYH和HY5)的基因表...