緣管滸苔(Ulva linza)是一種生長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,緣管滸苔在生長過程中遭受到各種脅迫因素的影響,例如強光和干出;為了應對這些脅迫條件,對其光合系統(tǒng)進行有效的保護,消除光氧化損傷至關(guān)重要。光是植物體進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可以引起自身的光抑制,甚至可能導致植物細胞的死亡。光合生物為了保護光合器官免受光的傷害,在其漫長的進化過程中其自身逐漸形成很多自我保護機制。非光化學猝滅(NPQ)是其中一種比較重要的在很短時間內(nèi)發(fā)揮作用的瞬時響應光保護機制,它以熱能的形式將過量吸收的光能耗散掉,捕光復合體家族在這個光保護過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,通過不同的光照條件下NPQ值的變化確定緣管滸苔的飽和光強,再通過添加對Δp H和葉黃素循環(huán)(XC)的抑制劑獲得的NPQ動力學曲線,并通過高效液相色譜(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)在緣管滸苔在強光條件下的NPQ動力學曲線呈現(xiàn)雙峰模式,在第一個快速響應的峰后出現(xiàn)一個下降的趨勢,之后再進行第二次長時間的上升達到第二個峰值;整個過程受Δp H調(diào)控,其中第一個上升過程中,NPQ完全受Δp H激發(fā)和調(diào)控,葉黃素循環(huán)不起作用;而在第二個上升過程中,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。相對于單細胞綠藻萊茵衣藻,緣管滸苔的NPQ機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,我們還鑒定了四個編碼光捕獲蛋白家族的lhc-like編碼基因:早期光誘導蛋白(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,我們利用葉綠素熒光儀(Dual-PAM)測定緣管滸苔在強光和干出不同時間條件下的PSII光化學效率(Fv/Fm)和非光化學淬滅(NPQ)。在強光和干出條件下,光化學效率(Fv/Fm)出現(xiàn)降低,而非光化學淬滅(NPQ)則相應出現(xiàn)升高,結(jié)果說明在這兩個條件下緣管滸苔處于脅迫狀態(tài),并且非光化學淬滅(NPQ)在耗散過剩光能的熱耗散過程中起重要作用。在強光和干出條件下,NPQ處于升高的狀態(tài),但是隨著時間的延長它們逐漸降低,這一結(jié)果表明,緣管滸苔對短期的強光和干出脅迫誘導可以做出響應,但是長時間的脅迫誘導可能超出了其可以適應的限度。通過轉(zhuǎn)錄基因組測序獲得的Elip L1、Elip L2、Cbrx和OHP基因的全長設計引物進行全長PCR擴增,結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組拼接的片段一致。通過序列比對分析發(fā)現(xiàn)ELIP和CBR這兩種蛋白存在三個跨膜螺旋,OHP蛋白存在一個跨膜螺旋,經(jīng)系統(tǒng)進化樹分析可知緣管滸苔CBR和OHP起源于同一祖先,然后隨著基因的復制它們在不同的物種中各自進化。在強光照射3 h時,Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP表達量已經(jīng)到達了最大峰值,在這之后隨著光照時間的增加其表達量表現(xiàn)出一個降低的趨勢。在干出6 h時基因的表達量達到最大值,然后逐漸下降;在強光和干出條件下,Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP表達升高;Western Blot實驗結(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蛋白表達量基本與基因表達趨勢相符。這些結(jié)果表明Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP可能通過參與熒光猝滅降低過剩光能來起到光保護的作用。而且Cbrx在干出和強光條件下表達量相比較其他三個基因更大,推測Cbrx在緣管滸苔中可能起到主要的光保護作用。
【學位單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S917.3
【部分圖文】：

Y(II)值降低到 0.1，而此時 NPQ 的值也達到最高的平臺期，這表明當光照強度到 1000μmol m-2s-1時，緣管滸苔受到了強光脅迫，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光照強度達到 1954 μmol2s-1時，已基本達到光合系統(tǒng)的飽和光強，并且能誘導出緣管滸苔機體內(nèi)的最大PQ 值。

圖 1-2 不同光照強度下的緣管滸苔的 NPQ 動力學曲線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】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 馬博英;徐禮根;蔣德安;;模擬酸雨對假儉草葉綠素熒光特性的影響[J];林業(yè)科學;2006年11期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 牟善莉;南極冰藻Chlamydomonas sp.ICE-L光保護機制研究[D];國家海洋局第一海洋研究所;2012年

本文編號：2858928