蓝藻挥发物α-紫罗酮诱导莱茵衣藻细胞程序性死亡

【目的】蓝藻挥发性有机化合物(VOCs)对其他藻类的化感作用可促进蓝藻成为富营养化水体优势种群,本研究旨在以VOCs主要成分α-紫罗酮为例揭示其化感致死机制。【方法】采用α-紫罗酮处理莱茵衣藻,测定藻细胞生长以及致死浓度下藻细胞光合性能、caspase-likes活性和DNA ladders。【结果】采用0.05和0.1mmol/Lα-紫罗酮处理24h后,莱茵衣藻细胞生长均受到明显抑制,其中0.1 mmol/L处理时部分藻细胞发生死亡,死亡率为38.3%。采用0.2 mmol/Lα-紫罗酮处理时,藻细胞全部死亡,同时光合色素逐渐降解、Fv/Fm逐渐降低并消失,这表明藻细胞死亡并非坏死。在藻细胞死亡过程中,caspase-9-like和caspase-3-like活性明显增强;DNA在处理1h时出现ladders,并逐渐降解为100–250 bp片段。【结论】这表明蓝藻VOCs可通过诱导细胞程序性死亡以发挥化感作用。     

Cr6+胁迫对莱茵衣藻光合作用的影响

以莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究材料,采用氧电极和快速叶绿素a荧光诱导动力学方法研究了不同浓度和时间Cr6+处理对其光合作用的影响.结果表明:当Cr6+浓度大于40 μmol/L时,莱茵衣藻细胞数逐渐下降,而藻细胞变大;表观光合速率成为负值,呼吸作用随Cr6+处理浓度的增加先上升后下降至对照水平;莱茵衣藻有活性放氧复合体比例随Cr6+处理浓度的增加逐渐降低,80 μmol/L Cr6+处理3 d时已下降至13.72%;光合驱动力(DFABS)随Cr6+浓度增加逐步下降,并以DFφPo在DFABS的下降中的贡献最大.研究发现,重金属Cr6+胁迫显著影响莱茵衣藻的光合作用,而对呼吸作用则影响较小;Cr6+主要通过损伤供体侧的放氧复合体以及阻断QA至QB的电子传递而抑制光系统Ⅱ的功能;莱茵衣藻光系统Ⅱ对Cr6+处理比较敏感且存在着多个作用位点,并首先影响反应中心光能捕获效率,其次影响反应中心的活性,最后影响QA-之后的电子传递.     

小球藻和莱茵衣藻原生质体的电转化研究

以小球藻及莱茵衣藻原生质体为受体细胞,利用电击法将质粒p CAMBIA1301转入小球藻和莱茵衣藻,摸索电击转化条件并进行分子检测。结果表明:两类藻都对潮霉素敏感,小球藻及莱茵衣藻分别在含25 mg/L和100 mg/L潮霉素的固体培养基上的生长被完全抑制;小球藻和莱茵衣藻原生质体电击转化的最佳电击场强分别为0.8 k V/cm和0.6 k V/cm,最佳脉冲时间均为10 ms;制备原生质体和通过2-脱氧-D-葡萄糖处理可明显提高转化效率;分子检测说明GUS报告基因成功转入两种藻并可稳定遗传。     

转基因衣藻lba及对照藻产氢培养条件的优化

通过对莱茵衣藻849及其转基因衣藻lba进行光照强度、细胞浓度和培养基中硫酸盐含量三因素三水平的正交实验,确定了两个藻种的最佳产氢条件,同时对转基因藻和849产氢培养条件下的光合放氧速率和pH进行了检测。实验结果表明,在25 ℃下,莱茵衣藻849和转基因衣藻lba的最佳产氢条件都为光照强度 60μmol/(m²·s),细胞浓度为叶绿素含量12.5μg/ml,培养基中硫酸盐含量0μmol/L。莱茵衣藻849和转基因衣藻lba的最高氢气产量分别达到了349μl/mg chlorophyll 和634μl/mg chlorophyll。在产氢条件下,转基因藻lba的净光合放氧速率比849低。结果为利用豆血红蛋白特性通过基因工程手段提高莱茵衣藻产氢量提供基础实验数据。     

RNA干扰20S蛋白酶体α亚基基因对莱茵衣藻油脂代谢的影响

为了解20S蛋白酶体α亚基(20S proteasome alpha subunit A, POA1)基因对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)油脂代谢的调控,对莱茵衣藻CC425在低氮胁迫下的CrPOA1表达进行了分析,克隆POA1同源基因片段,构建pMaa7IR/XIR干涉载体并转化莱茵衣藻CC425,对CrPOA1进行有效沉默,测定转基因藻株细胞干质量和油脂含量;克隆全长基因,构建CrPOA1-GFP融合表达载体并转化洋葱表皮细胞,进行亚细胞定位。结果表明,莱茵衣藻在低氮培养下,CrPOA1 mRNA水平比对照(正常培养)显著降低(P0.01),RNAi转基因藻株CrPOA1 mRNA水平比对照pMaa7IR/XIR(maa7)降低79.36%～85.35%,沉默效果较好;RNAi转基因藻株细胞干质量与对照maa7无显著差异,油脂含量比对照maa7显著降低6.38%～24.63%,CrPOA1正向调控莱茵衣藻油脂;亚细胞定位于细胞核。这表明CrPOA1参与了莱茵衣藻的油脂代谢过程。     

格木幼苗对硝普钠-酸铝互作的生理响应

以格木（Erythrophleum fordii Oliv.）幼苗为材料,采用双因素完全随机设计实验方法,测定不同处理幼苗的光合色素和可溶性糖等生理指标,研究格木幼苗对硝普钠（SNP）-氯化铝（AlCl₃）互作的生理响应。结果显示,格木幼苗叶片中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均在处理4（0.2 mmol/L AlCl₃、0.1 mmol/L SNP）时最高,在处理9（0.8 mmol/L AlCl₃、0 mmol/L SNP）时含量最低,而叶片中丙二醛（MDA）、游离脯氨酸含量则相反;叶片可溶性糖、可溶性蛋白含量在处理4时最高,在处理9时最低;处理10（0.8 mmol/L AlCl₃、0.1 mmol/L SNP）的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性最高。施加SNP后,格木幼苗叶片中的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量及SOD、POD、CAT活性均显著高于未施加SNP处理。相关性分析表明,叶绿素a、类胡萝卜素、总叶绿素和可溶性蛋白含量等指标间均呈极显著正相关（P < 0.01）。本研究结果得出,低浓度AlCl₃（0.2 mmol/L）胁迫可促进格木幼苗的生长,添加外源SNP对高浓度AlCl₃（0.8 mmol/L）胁迫格木幼苗产生的毒害具有一定的缓解作用,可在格木幼苗的培育及抗性研究中推广应用。     

不同氮素水平对产油尖状栅藻生长及光合生理的影响

在300μmol photons·m^-2·ｓ^-1光照下,以不同初始氮素营养条件的改良BG-11培养基为基础培养基,在Ø6 cm的玻璃柱状光生物反应器通气(加富1.5% CO₂)培养绿藻尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus),分析探讨藻细胞的生长及光合生理与氮素营养的关系。结果表明,不同氮素实验组藻细胞的最大生物量有差异,氮浓度为6mmol/L实验组的生物量最高,为5.19g/L。与初始氮浓度18 mmol/L相比,较低的氮浓度9 mmol/L、和 6 mmol/L 在培养前期对尖状栅藻的生长具有明显的促进作用。藻细胞叶绿素a、b及总类胡萝卜素含量与培养液的氮素营养水平呈正相关。低氮条件有利于总脂积累,总脂含量和单位体积总脂产率显著高于全氮组(P<0.05),3.6 mmol/L实验组的总脂含量最高,为干重的54%,比全氮组高17%(P<0.05)。培养后期随着藻细胞总脂的积累,总碳水化合物和总蛋白含量明显下降(P<0.05)。PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均随氮素限制而显著下降(P<0.05),光合速率在不同生长阶段呈先上升后下降的趋势,呼吸速率在培养周期内缓慢上升,说明藻的生长、油脂的积累与细胞光合生理状况以及氮素营养水平直接相关。     

茉莉酸对莱茵衣藻代谢降解杀菌剂三氯生的影响机制

三氯生是一种广谱抗菌剂,广泛应用于日用化学品之中。长期以来,三氯生随生活污水排放至水环境中,对动植物产生毒性作用,进一步通过食物链对人类健康产生威胁。开发高效绿色的三氯生降解方法具有重要的现实意义。微藻作为重要的水环境分解者,参与水体中外源化学物的代谢降解。茉莉酸是一种常见的植物激素,能诱导高等植物对环境胁迫的抗逆性,但其对微藻类低等植物防御体系的影响还未见报道。因此,本文中,笔者考察了不同浓度茉莉酸处理对莱茵衣藻应答三氯生胁迫作用及对三氯生代谢的影响。结果发现,0. 05、0. 15和0. 45μmol/L茉莉酸处理不同程度缓解了三氯生对莱茵衣藻的氧化胁迫,但高浓度茉莉酸(0. 45μmol/L)会抑制莱茵衣藻的生长。与三氯生单独处理的莱茵衣藻样本相比,0. 15μmol/L茉莉酸处理显著提高了谷胱甘肽S-转移酶和多酚氧化酶活力,降低了体内过氧化物酶活力。此外,茉莉酸处理莱茵衣藻体内三氯生积累量显著小于未处理组,而培养液中三氯生残留量无显著差异,说明茉莉酸促进了衣藻对三氯生的代谢降解。进一步通过高分辨质谱鉴定了6种三氯生在莱茵衣藻体内的代谢产物,其中有4种只在茉莉酸处理组中检出,说明在茉莉酸处理下莱茵衣藻代谢三氯生的方式更加多样化,降解效率更高。     

莱茵衣藻E2泛素结合酶CrUBC23调控油脂积累

【目的】为研究莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)泛素结合酶(ubiquitin-conjugating enzymes,E2)CrUBC23在莱茵衣藻油脂代谢中的作用,为高产油微藻基因工程改良和揭示藻类油脂合成及代谢调控机理奠定基础。【方法】qRT-PCR分析莱茵衣藻在低氮、低磷胁迫下泛素结合酶CrUBC23表达情况;克隆CrUBC23同源基因干涉片段和全长基因,构建RNAi干涉载体和过量表达载体,转化莱茵衣藻并检测生物量和油脂含量;构建CrUBC23-GFP融合表达载体,用农杆菌浸染洋葱表皮细胞进行亚细胞定位。【结果】莱茵衣藻在低氮、低磷胁迫下CrUBC23基因表达量显著增加,增加幅度分别为正常培养的4.98–5.80倍和1.85–5.20倍。RNAi干扰结果显示,转基因藻细胞中性脂含量降低5.5%,总脂含量降低3.16%–17.6%。过量表达结果显示,转基因藻细胞中性脂含量增加8.8%,总脂含量增加4.51%–14.03%。【结论】CrUBC23正向调控莱茵衣藻油脂代谢,该基因定位于细胞核。     

雪衣藻叶绿素荧光特性及抗氧化系统对汞胁迫的响应

文章选用对汞(Hg)具有较强耐受性的雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)为对象,探究藻细胞对汞胁迫的响应及其耐受机制。结果表明, Hg²⁺对藻细胞的胁迫具有明显的时间依赖的量效关系, 48h半数效应浓度EC₅₀为1.44 mg/L。与对照组相比, 1.0和1.5 mg/L Hg²⁺处理组能维持生长和光合活性; 2.0 mg/L Hg²⁺处理组生物量和色素含量在胁迫6h时无显著变化(P>0.05), 48h时均显著降低(P<0.05)。随着Hg²⁺浓度和暴露时间的增加,藻细胞最大光化学量子产率(F_v/F_m)、最大电子传递速率(ETR_max)、半饱和光强(I_k)及光能利用效率(α)均降低,OJIP快速荧光诱导动力学曲线和Q_A^-再氧化变化明显,光合电子传递受阻。Hg²⁺胁迫导致能量流的变化,藻细胞部分反应...     

草甘膦对可食用蓝藻葛仙米生长和生理的影响

葛仙米（N．sphaeroides）的产量和产地面积逐年减少,这可能与当地广泛使用除草剂草甘膦有关。为此,本文测定了不同浓度（0．15、0．30、0．45、0．6mmol／L）的草甘膦处理的葛仙米的颗粒大小、干重、叶绿素荧光、叶绿素浓度。所有测量参数与浓度和时间显著相关：0．15mmol／L处理组的颗粒直径较对照组小15％（2d后）;叶绿素a浓度和最大量子产率（Fv／Fm）在最高浓度组（0．6mmol／L）4d后开始受到影响;第8天,相对生长速率（以干重计算,大于0．15mmol／L）、光合作用活性（大于0．3mm01／L）均受显著抑制,其中0．15mmol／L处理组相对生长下降60％,而更高浓度处理组出现负生长,0．6mm01／L组藻体漂白死亡。结合实验结果,文章讨论了草甘膦的毒性机理及其对葛仙米（N．sphaeroides）的潜在影响。     

Temperature-dependent photoinhibition and recovery of photosynthesis in the green alga Chlamydomonas reinhardtii acclimated to 12 and 27°C

Photoinhibition of photosynthesis and subsequent recovery were studied in cultures of the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii L. (wt strain 137 c mating type +) acclimated at high (27°C) and low (12°C) temperature, Photoinhibition was assayed by fluorescence kinetics (77K) and oxygen evolution measurements under growth temperature conditions Inhibition of 50% was obtained by exposing cultures acclimated at high temperature to a photosynthetic photon flux density (PPFD) of 1 600 μmol m⁻² S⁻¹ at. 27°C. and cultures acclimated at low temperature to a PPFD of 900 μmol m⁻² s⁻¹ at 12°C When the photoinhibitory conditions were shifted it was revealed that algae acclimated at low temperature had acquired an increased resistance to photoinhibition at both 12 and 27°C. Furthermore, acclimation at low temperature increased the capacity to recover from 50% photoinhibition at both 12 and 27°C Studies of photoinhibition in the presence of the protein synthesis inhibitor, chloramphenicol, revealed that in response to acclimation at low temperature during growth the algae became more dependent on protein synthesis to avoid photoinhibition. It is suggested that acclimation at low temperature rendered C. reinhardtii an increased resistance to photoinhibition by. increasing the rate of turnover of photodamaged proteins in photosystem II (PS II). However, we cannot exclude the possibility that the increased resistance to photoinhibition of C. reinhardtii acclimated at low temperature also involves modifications of the mechanism of photoinhibition.     

硫对烟草叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

通过液培试验,测定了不同硫营养水平(0～32 mmol/L)下烟草叶片的叶绿素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数.结果表明,随着硫浓度的升高,烟草叶片的Chl.a、Chl.b、总Chl的含量和Chl.a/b逐渐增加;类胡萝卜素呈先下降后升高的趋势;烟草叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)下降显著,气孔限制值(Ls)明显升高,这表明高硫对烟草叶片的气体交换参数影响较大.随着硫浓度的升高,烟草叶片光合有效量子产量(EQY)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)都表现为先升高后降低,一般是4 mmol/L和8 mmol/L处理相对较高,浓度超过8 mmol/L以后,以上参数显著下降.非光化学淬灭(NPQ) 0,16 mmol/L和32 mmol/L处理表现相对较高,2、4、8 mmol/L处理的相对较低,2～8 mmol/L浓度的处理最适宜烟草的生长,高硫或低硫都会导致烟草EQY、ETR、qP降低和NPQ的升高.     

基于叶绿素荧光探讨链霉素对念珠藻生长及光合毒性效应

为了探究不同浓度链霉素对念珠藻生长和光合的毒性效应, 研究对不同浓度(0、0.05、0.1、0.2、0.5和1.0 mg/L)链霉素处理下念珠藻的生长、叶绿素荧光进行了测定。结果发现, 培养至96h, 链霉素对念珠藻的EC₅₀(96h-EC₅₀)为(0.13±0.037) mg/L。与对照组相比, 各链霉素浓度处理下叶绿素a的含量显著降低。最大光化学效率(φP₀)、可变荧光(F_v)、PSⅡ的潜在活性(F_v/F₀)、单位面积上有活性的反应中心(RC/CS₀)、以吸收光能为基础的性能指数(PIabs)及反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额(φE₀)均随着链霉素浓度的升高而降低。然而, 单位叶绿素最大荧光(F_m/Chl. a)、每个有活性的反应中心吸收的光能(ABS/RC)和热耗散(DI₀/RC)则随着链霉素浓度的升高而增加。当链霉素浓度大于0.1 mg/L时, 叶绿素荧光动力学曲线出现K点的出现。结果表明链霉素可能通过抑制光合系统Ⅱ(PSⅡ)的电子传递和减少有活性的反应中心来影响念珠藻的生长, 也暗示了高浓度链霉素对藻类的生长具有抑制作用。     

Cadmium tolerance and adsorption by the marine brown alga Fucus vesiculosus from the Irish Sea and the Bothnian Sea

Cadmium (Cd) uptake capacities and Cd tolerance of the marine alga Fucus vesiculosus from the Irish Sea (salinity 35 psu) and from the Bothnian Sea (northern Baltic, 5 psu) were quantified. These data were complemented by measurements of changes in maximal photosynthetic rate (P(max)), dark respiration rate and variable fluorescence vs. maximal fluorescence (F(v):F(m)). At concentrations between 0.01 and 1 mmol Cd l(-1), F. vesiculosus from the Bothnian Sea adsorbed significantly more (about 98%) Cd compared with F. vesiculosus from the Irish Sea. The photosynthetic measurements showed that the Bothnian Sea F. vesiculosus were more sensitive to Cd exposure than the Irish Sea algae. The algae from the Irish Sea showed negative photosynthetic effects only at 1 mmol Cd l(-1), which was expressed as a decreased P(max) (-12.3%) and F(v):F(m) (-4.6%). On the contrary, the algae from the Bothnian Sea were negatively affected already at Cd concentrations as low at 0.1 mmol Cd l(-1). They exhibited increased dark respiration (+11.1%) and decreased F(v):F(m) (-13.9%). The results show that F. vesiculosus from the Bothnian Sea may be an efficient sorption substrate for Cd removal from Cd contaminated seawater and this algae type may also have applications for wastewater treatment.     

微量元素锗对四种微藻光合色素的影响

采用溶液培养方法,以锗作为胁迫因子,研究了锗对４种微藻“钝顶螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ ｐｌａｔｅｎｓｉｓ）、盐生杜氏藻（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ ｓａｌｉｎａ）、淇江叉鞭金藻（Ｄｉｃｒａｔｅｒｉａ ｚｈａｎｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ）和微绿藻（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ．ｓｐ）光合色素的影响。实验结果表明,经１０ｍｇ／ｄｍ＾３锗处理后,四种藻类细胞中的光合色素都发生了较大变化,有些色素发生明显的增加或     

落叶松幼苗光合特性对氮和磷缺乏的响应

为探讨落叶松幼苗光合特性对氮、磷营养缺乏的响应规律,在温室内用砂培方法培养和处理落叶树幼苗,测定了净光合速率和叶绿素荧光等反映其光合能力的参数,分析了落叶松幼苗的光合特性对氮、磷营养缺乏的响应规律.结果表明,氮素供应不足(1mmol·L^-1)时,落叶松幼苗针叶的全氮含量、叶绿素含量和净光合速率与对照相比都显著降低,分别下降了37%、31%和59%,同时,F_v/F_m(反映光系统II最大光能转换效率)和F_v/F_o(反映光系统II潜在活性)也分别下降了22%和57%,而叶片可溶性蛋白含量只有微弱下降.磷素供应不足(1/8mmol·L^-1)时,叶片全氮和全磷含量、叶绿素含量、叶片可溶性蛋白含量和F_v/F_m与对照相比差异均不显著,净光合速率和F_v/F_o下降13%.氮、磷同时缺乏时,上述各项指标的变化与单独缺氮处理的相似,这意味着本实验中缺磷处理(1/8mmol·L^-1)对落叶松幼苗光合特性影响相对较小.     

不同缺氮营养水平对金色奥杜藻生长及光合生理的影响

采用了Φ6 cm柱状光生物反应器,在不同氮素营养条件(17.6 mmol/L N、8.8 mmol/L N、5.87 mmol/L N、0 mmol/L N)下通气培养硅藻金色奥杜藻[Odontella aurita(Bacillariophyceae;Centricae)],分析探讨藻细胞的光合生理及生长状况与氮素营养水平的关系。结果表明,不同氮素实验组藻细胞达到最大生长的时间明显差异,与对照组(17.6 mmol/L)相比,氮限制(5.87mmol/L N、8.8 mmol/L N)在培养的前期对金色奥杜藻的生长具有促进作用,氮饥饿(0 mmol/L)显著抑制藻细胞生长(P<0.05)。氮限制实验组藻细胞总碳水化合物的含量显著增加(P<0.05),而总蛋白含量明显下降(P<0.05)。藻细胞叶绿素a、c及总类胡萝卜素含量与培养液的氮素营养水平呈正相关。藻细胞最大光合放氧速率Pm随氮浓度下降而降低,呼吸速率Rd呈现相反趋势,PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)、潜在活性(Fv/Fo)以及相对电子传递效率(ETR)均随氮素限制而显著下降(P<0.05),说明藻细胞的表观光合生理状况与氮素营养水平直接相关。     

外源水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响

以黄瓜品种‘中农203号’幼苗为试材,采用水培法研究了根际施用0.05、0.10和0.50 mmol/L水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响,以探讨水杨酸对光合作用的调节机制。结果显示:黄瓜幼苗叶片净光合速率(Pn)、荧光参数和光能分配对水杨酸的响应存在明显的浓度依赖性。0.05和0.10 mmol/L水杨酸处理提高了叶片PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP),降低了非光化学猝灭系数(NPQ),使PSⅡ吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,进而提高了Pn,并以0.10 mmol/L水杨酸施用效果最明显,差异达极显著水平(P<0.01);而0.50 mmol/L水杨酸处理降低了ΦPSⅡ、Fv/Fm等,使光能分配于热耗散和荧光耗散的比例升高,导致Pn下降。研究表明,水杨酸对黄瓜叶片光合的正负调节作用与浓度依存下的PSⅡ活性和光能分配改变有关。