發(fā)布時(shí)間：2018-03-21 18:57

  本文選題：杜氏鹽藻　切入點(diǎn)：UV-B輻射增強(qiáng)　出處：《中國(guó)海洋大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：臭氧層變薄導(dǎo)致更多的UV-B輻射到達(dá)地面，從而給海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)顯著的生態(tài)學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)。微藻是較為古老的物種，在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，其周圍環(huán)境中的UV-B輻射不斷增強(qiáng)；作為初級(jí)生產(chǎn)者和食物鏈的基礎(chǔ)，海洋微藻是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，逐漸增強(qiáng)的UV-B輻射對(duì)其的影響將通過(guò)食物鏈傳遞到其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)，并對(duì)整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成顯著影響；此外海洋微藻在調(diào)節(jié)全球氣候變化中也發(fā)揮著重要的作用。研究海洋微藻對(duì)UV-B輻射增強(qiáng)的響應(yīng)變化對(duì)揭示海洋微藻進(jìn)化的本質(zhì)、規(guī)律及其適應(yīng)機(jī)制具有重要的理論意義。 本研究以海洋模式微藻—杜氏鹽藻（Dunaliella salina）為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，以UV-B輻射增強(qiáng)為脅迫因子，從最基礎(chǔ)的生長(zhǎng)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理、生化等層面闡明杜氏鹽藻對(duì)短期UV-B輻射增強(qiáng)的響應(yīng)特征，并基于活性氧信號(hào)通路和鈣離子信號(hào)通路探討響應(yīng)機(jī)制和機(jī)理；同時(shí)基于Fluctuation analysis進(jìn)化模型，從進(jìn)化和遺傳角度探討微藻對(duì)長(zhǎng)期UV-B輻射增強(qiáng)的適應(yīng)性。研究結(jié)果將進(jìn)一步完善UV-B輻射對(duì)水生浮游微藻的影響及機(jī)理研究，為評(píng)估生物在UV-B輻射不斷增強(qiáng)環(huán)境中的生存提供有關(guān)適應(yīng)機(jī)制和保護(hù)進(jìn)化的理論依據(jù)。結(jié)果如下： 1.杜氏鹽藻對(duì)短期、適量的UV-B輻射增強(qiáng)的響應(yīng) （1）UV-B輻射增強(qiáng)能夠抑制杜氏鹽藻微藻種群密度的增加，UV-B輻射劑量組的日生長(zhǎng)速率（DGRs）均極顯著低于對(duì)照組，停止生長(zhǎng)的時(shí)間提前；但UV-B輻射能夠誘導(dǎo)細(xì)胞干重和細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白含量的上升，并具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系； （2）利用倒置顯微鏡和透射電子顯微鏡技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在UV-B輻射增強(qiáng)條件下，杜氏鹽藻細(xì)胞體積增大，，細(xì)胞形狀由橢圓形變?yōu)閳A形；細(xì)胞核周圍的空泡逐漸增多，原生質(zhì)膜發(fā)生裂解，細(xì)胞核結(jié)構(gòu)遭到破壞，淀粉鞘松散，葉綠體片層結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂或缺失，越來(lái)越多的油脂小球出現(xiàn)，其中葉綠體和細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)是主要的靶位點(diǎn)； （3）通過(guò)光合色素測(cè)定、葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)以及1，5-二磷酸核酮糖羧化酶活性變化發(fā)現(xiàn)杜氏鹽藻的光合生理受到UV-B輻射增強(qiáng)的影響：UV-B輻射增強(qiáng)影響光合色素含量和光合色素之間的比值，降低杜氏鹽藻的光合效率及強(qiáng)光下的光能利用效率，改變微藻對(duì)過(guò)量光能的分配特征，但增強(qiáng)其在強(qiáng)光下的耐受能力和固碳能力。UV-B輻射降低杜氏鹽藻對(duì)硝酸鹽的吸收速率、提高其對(duì)磷酸鹽的吸收速率，改變與營(yíng)養(yǎng)鹽代謝相關(guān)的酶活，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)甘油含量的升高，從而干擾滲透壓平衡。研究結(jié)果表明，UV-B輻射影響了杜氏鹽藻的生長(zhǎng)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、光合生理、營(yíng)養(yǎng)鹽吸收與代謝以及滲透壓平衡，但杜氏鹽藻對(duì)UV-B輻射增強(qiáng)是一個(gè)損傷與防御之間的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 2.基于信號(hào)氧和鈣離子信號(hào)通路探討UV-B輻射對(duì)短期的、適量的UV-B輻射的響應(yīng)機(jī)制 （1）UV-B輻射可以誘導(dǎo)杜氏鹽藻發(fā)生膜脂過(guò)氧化反應(yīng)，造成氧化損傷；SOD、GPx、GR、GST和CAT等抗氧化酶活性以及GSH/GSSG、AsA/DHA等抗氧化劑含量均發(fā)生了變化；可以推斷活性氧信號(hào)通路系統(tǒng)在杜氏鹽藻對(duì)短期的、適量的UV-B輻射響應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮了一定的作用。 （2）UV-B輻射可以誘導(dǎo)杜氏鹽藻質(zhì)膜上的鈣泵活性發(fā)生變化，因此可以推斷：鈣離子信號(hào)通路系統(tǒng)參與了UV-B輻射對(duì)杜氏鹽藻的影響過(guò)程； （3）在杜氏鹽藻對(duì)UV-B輻射響應(yīng)過(guò)程中，外加鈣離子效應(yīng)劑CaCl2和LaCl3對(duì)抗氧化酶活性無(wú)影響；加入胞內(nèi)鈣離子抑制劑BAPTA顯著抑制了酶的活性（P0.05）；加入活性氧抑制劑NAC后，鈣泵活性顯著降低（P0.05），可以推測(cè)在UV-B輻射條件下，鈣離子參與了杜氏鹽藻的氧化應(yīng)激反應(yīng)，且游離鈣離子并非通過(guò)質(zhì)膜鈣離子通道進(jìn)入細(xì)胞，而是來(lái)源于胞內(nèi)鈣庫(kù)；活性氧參與鈣離子信號(hào)通路的作用過(guò)程。因此活性氧和鈣離子信號(hào)通路之間具有交聯(lián)關(guān)系，并且可能通過(guò)谷胱甘肽的循環(huán)和代謝偶聯(lián)在一起。 3.杜氏鹽藻對(duì)長(zhǎng)期的、致死劑量的UV-B輻射的響應(yīng) （1）基于進(jìn)化模型（Fluctuation analysis）研究杜氏鹽藻對(duì)長(zhǎng)期的、致死劑量的UV-B輻射的響應(yīng)發(fā)現(xiàn)，微藻種群內(nèi)由于敏感細(xì)胞的存在而發(fā)生大規(guī)模細(xì)胞死亡的現(xiàn)象，后因抗UV-B輻射細(xì)胞的出現(xiàn)促使種群重新生長(zhǎng)和繁殖； （2）分析不同處理組之間的發(fā)現(xiàn)，抗性細(xì)胞來(lái)源于自然種群在進(jìn)化過(guò)程中偶然地、隨機(jī)地產(chǎn)生的突變，因此可以推斷在進(jìn)化過(guò)程，因偶然的、隨機(jī)的突變產(chǎn)生的抗UV-B輻射細(xì)胞的存在保證了杜氏鹽藻這一物種在UV-B輻射增強(qiáng)環(huán)境中的生存和繁殖。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：Q691;Q178.53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1645122