緣管滸苔(Ulva linza)是一種生長(zhǎng)在潮間帶的石莼屬綠藻,也是引發(fā)綠潮的主要藻種之一。作為潮間帶物種,緣管滸苔在生長(zhǎng)過(guò)程中遭受到各種脅迫因素的影響,例如強(qiáng)光和干出;為了應(yīng)對(duì)這些脅迫條件,對(duì)其光合系統(tǒng)進(jìn)行有效的保護(hù),消除光氧化損傷至關(guān)重要。光是植物體進(jìn)行光合作用所必需的能源物質(zhì),但光能超出植物利用范圍時(shí)可以引起自身的光抑制,甚至可能導(dǎo)致植物細(xì)胞的死亡。光合生物為了保護(hù)光合器官免受光的傷害,在其漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中其自身逐漸形成很多自我保護(hù)機(jī)制。非光化學(xué)猝滅(NPQ)是其中一種比較重要的在很短時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用的瞬時(shí)響應(yīng)光保護(hù)機(jī)制,它以熱能的形式將過(guò)量吸收的光能耗散掉,捕光復(fù)合體家族在這個(gè)光保護(hù)過(guò)程中起著決定性的作用,它與葉黃素循環(huán)(XC)有關(guān),并且受強(qiáng)光下形成的跨膜質(zhì)子梯度激發(fā)和調(diào)控。在本研究中,通過(guò)不同的光照條件下NPQ值的變化確定緣管滸苔的飽和光強(qiáng),再通過(guò)添加對(duì)Δp H和葉黃素循環(huán)(XC)的抑制劑獲得的NPQ動(dòng)力學(xué)曲線,并通過(guò)高效液相色譜(HPLC)分析不同條件處理下的緣管滸苔的葉黃素循環(huán)中紫黃素(Violaxanthin)、環(huán)玉米黃素(Antheraxanthin)和玉米黃素(Zeaxanthin)的含量。我們發(fā)現(xiàn)在緣管滸苔在強(qiáng)光條件下的NPQ動(dòng)力學(xué)曲線呈現(xiàn)雙峰模式,在第一個(gè)快速響應(yīng)的峰后出現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì),之后再進(jìn)行第二次長(zhǎng)時(shí)間的上升達(dá)到第二個(gè)峰值;整個(gè)過(guò)程受Δp H調(diào)控,其中第一個(gè)上升過(guò)程中,NPQ完全受Δp H激發(fā)和調(diào)控,葉黃素循環(huán)不起作用;而在第二個(gè)上升過(guò)程中,NPQ主要受Δp H激發(fā)的葉黃素循環(huán)調(diào)控,Δp H本身不起主要的調(diào)控作用。相對(duì)于單細(xì)胞綠藻萊茵衣藻,緣管滸苔的NPQ機(jī)制與高等植物擬南芥更加相似;但與高等植物和其他綠藻相比較,在緣管滸苔中,在黑暗過(guò)程中NPQ消散比較緩慢,主要原因是由于玉米黃素(Zeaxanthin)向紫黃素(Violaxanthin)轉(zhuǎn)化比較緩慢。在本研究中,我們還鑒定了四個(gè)編碼光捕獲蛋白家族的lhc-like編碼基因:早期光誘導(dǎo)蛋白(Elip L1,Elip L2),類胡蘿卜素合成相關(guān)基因(Cbrx),單螺旋蛋白(OHP)。首先,我們利用葉綠素?zé)晒鈨x(Dual-PAM)測(cè)定緣管滸苔在強(qiáng)光和干出不同時(shí)間條件下的PSII光化學(xué)效率(Fv/Fm)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)。在強(qiáng)光和干出條件下,光化學(xué)效率(Fv/Fm)出現(xiàn)降低,而非光化學(xué)淬滅(NPQ)則相應(yīng)出現(xiàn)升高,結(jié)果說(shuō)明在這兩個(gè)條件下緣管滸苔處于脅迫狀態(tài),并且非光化學(xué)淬滅(NPQ)在耗散過(guò)剩光能的熱耗散過(guò)程中起重要作用。在強(qiáng)光和干出條件下,NPQ處于升高的狀態(tài),但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)它們逐漸降低,這一結(jié)果表明,緣管滸苔對(duì)短期的強(qiáng)光和干出脅迫誘導(dǎo)可以做出響應(yīng),但是長(zhǎng)時(shí)間的脅迫誘導(dǎo)可能超出了其可以適應(yīng)的限度。通過(guò)轉(zhuǎn)錄基因組測(cè)序獲得的Elip L1、Elip L2、Cbrx和OHP基因的全長(zhǎng)設(shè)計(jì)引物進(jìn)行全長(zhǎng)PCR擴(kuò)增,結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組拼接的片段一致。通過(guò)序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)ELIP和CBR這兩種蛋白存在三個(gè)跨膜螺旋,OHP蛋白存在一個(gè)跨膜螺旋,經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)化樹分析可知緣管滸苔CBR和OHP起源于同一祖先,然后隨著基因的復(fù)制它們?cè)诓煌奈锓N中各自進(jìn)化。在強(qiáng)光照射3 h時(shí),Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP表達(dá)量已經(jīng)到達(dá)了最大峰值,在這之后隨著光照時(shí)間的增加其表達(dá)量表現(xiàn)出一個(gè)降低的趨勢(shì)。在干出6 h時(shí)基因的表達(dá)量達(dá)到最大值,然后逐漸下降;在強(qiáng)光和干出條件下,Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP表達(dá)升高;Western Blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在脅迫條件下,伴隨高水平的NPQ,Elip L1,Elip L2,Cbr X和OHP蛋白表達(dá)量基本與基因表達(dá)趨勢(shì)相符。這些結(jié)果表明Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP可能通過(guò)參與熒光猝滅降低過(guò)剩光能來(lái)起到光保護(hù)的作用。而且Cbrx在干出和強(qiáng)光條件下表達(dá)量相比較其他三個(gè)基因更大,推測(cè)Cbrx在緣管滸苔中可能起到主要的光保護(hù)作用。
【學(xué)位單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S917.3
【部分圖文】：

Y(II)值降低到 0.1，而此時(shí) NPQ 的值也達(dá)到最高的平臺(tái)期，這表明當(dāng)光照強(qiáng)度到 1000μmol m-2s-1時(shí)，緣管滸苔受到了強(qiáng)光脅迫，而且多余吸收的能量的淬滅由內(nèi)部的能量耗散所激發(fā)的；從圖片我們也可看出當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到 1954 μmol2s-1時(shí)，已基本達(dá)到光合系統(tǒng)的飽和光強(qiáng)，并且能誘導(dǎo)出緣管滸苔機(jī)體內(nèi)的最大PQ 值。

圖 1-2 不同光照強(qiáng)度下的緣管滸苔的 NPQ 動(dòng)力學(xué)曲線1-2 Non-photochemical quenching (NPQ) kinetics in U. linza.After dark adaptation of 20 om temperature, cells were subjected to a saturating light pulse and the NPQ kinetics wereeasured at different actinic light intensities: 55, 128, 218, 837 and 1954 μmol m-2s-1, shownen, magenta, blue, red and black, respectively.Actinic light was switched off after 10 min.

圖 1-3 加入不同濃度氯化銨和尼日利亞菌素對(duì)緣管滸苔 NPQ 的影響Fig.1-3 Effect of increasing concentrations ofΔpH uncouplers NH4Cl and nigericin on-photochemical quenching (NPQ) in U. linza. Cells were subjected to a saturating light puln illuminated with an actinic light of 1954μmol photons m–2s–1after a dark adaptation of 2om temperature. NPQ kinetics of cells pre-incubated with increasing concentrations of NH
【參考文獻(xiàn)】

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1 馬博英;徐禮根;蔣德安;;模擬酸雨對(duì)假儉草葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J];林業(yè)科學(xué);2006年11期

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1 牟善莉;南極冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L光保護(hù)機(jī)制研究[D];國(guó)家海洋局第一海洋研究所;2012年

本文編號(hào)：2858928