漂浮狀態(tài)滸苔（Ulva prolifera）光合系統(tǒng)對典型環(huán)境變化的適應(yīng)特征及其機(jī)理的研究
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【摘要】：綠潮(green tides)是大型定生綠藻脫離固著基后漂浮并不斷增殖,在此漂浮過程中其生物量迅速擴(kuò)增,最終形成的藻類災(zāi)害。近年來,世界范圍內(nèi)綠潮的發(fā)生頻率和影響規(guī)模呈明顯上升趨勢。我國黃海海域于2007-2014年連續(xù)暴發(fā)了的大規(guī)模綠潮,被科研工作者稱為黃海綠潮。黃海綠潮連續(xù)八年的大規(guī)模暴發(fā)給暴發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)生活甚至生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。黃海綠潮多年持續(xù)的暴發(fā)有其典型的特征：1、黃海綠潮單一優(yōu)勢種為滸苔(U. prolifera);2、異地成災(zāi),形成于江蘇近岸,在日照、青島等城市近岸沿海成災(zāi)；3、綠潮暴發(fā)時滸苔脫離固著基營漂浮狀態(tài)生活。因此,滸苔長時間長距離漂浮遷移是黃海綠潮暴發(fā)最典型的特征。光照、溫度、鹽度等環(huán)境變化對海水表層的影響最為劇烈,滸苔能夠如此長時間長距離漂浮遷移,其自身必定有能夠適應(yīng)海水表層環(huán)境劇烈變化的特征。然而截止目前,針對漂浮狀態(tài)滸苔適應(yīng)特征的研究較少。光合作用是植物體物質(zhì)和能量儲備的源動力,因此推測滸苔光合系統(tǒng)對海水表層劇烈的環(huán)境變化有其特有的適應(yīng)特征,鑒于此,我們研究了上層及下層漂浮狀態(tài)滸苔光合作用光反應(yīng)階段在綠潮暴發(fā)期的差異,探討了漂浮狀態(tài)滸苔光合系統(tǒng)對典型環(huán)境變化的適應(yīng)特征及其機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1、光合色素分析表明滸苔下層藻體葉綠素各組分均顯著高于上層滸苔,而Chla/Chl b結(jié)果則相反。2、葉綠素?zé)晒夥治霰砻鳚G苔下層藻體最大潛在光合效率(Fv/Fm)顯著高于上層藻體,且滸苔藻體PSII和PSI的光合有效量子產(chǎn)量[Y(Ⅰ)和Y(Ⅱ)]有相似的趨勢,快速光響應(yīng)曲線(RLCs)結(jié)果也可以進(jìn)一步證明此結(jié)論。各項數(shù)據(jù)均表明下層藻體光合作用活性高于上層藻體。3、熒光淬滅分析表明,滸苔上層藻體具有更高的非光化學(xué)能量耗散的量子產(chǎn)量[Y(NO)、Y(NPQ)、Y(ND)及Y(NA)],說明上層滸苔與下層藻體相比雖然雖然藻體遭受較大環(huán)境擾動,但是其可以有效進(jìn)行光保護(hù),可以較好的適應(yīng)這一環(huán)境變化。4、PSⅡ、PSⅠ能量分配結(jié)果分析表明,上層藻體更多的將能量由PSⅡ向PSI傳遞,當(dāng)向兩種狀態(tài)滸苔藻體中加入抑制劑,可以發(fā)現(xiàn)上層藻體更多的依賴于PSI的環(huán)式電子傳遞來進(jìn)行光保護(hù),以分擔(dān)從PSⅡ傳遞來的較多的能量。5、基因轉(zhuǎn)錄水平研究結(jié)果表明下層滸苔藻體中LhcSR基因及PsbS基因轉(zhuǎn)錄量水平均顯著高于上層滸苔(P0.01, ANOVA),說明上層藻體在遭受海水表層劇烈的環(huán)境變化誘導(dǎo)后,LhcSR及PsbS基因轉(zhuǎn)錄量上調(diào),進(jìn)一步從分子水平證明上層藻體在受到環(huán)境因子脅迫后,非光化學(xué)淬滅機(jī)制正常工作,將多余能量耗散掉,以達(dá)到光保護(hù)的作用。由本研究結(jié)果可以推論：滸苔自身極強(qiáng)的光合作用能力保證了滸苔在長時間長距離遷移過程中能夠獲得足夠的能量來實現(xiàn)自身生物量的不斷擴(kuò)增。另外,由于海浪等的作用,漂浮滸苔上下層之間是不斷轉(zhuǎn)變的,滸苔能夠在長時間長距離漂浮遷移過程中適應(yīng)不斷轉(zhuǎn)變的環(huán)境是與其光合可塑性分不開的,這種可塑性主要表現(xiàn)在：轉(zhuǎn)變到下層的滸苔受到的光照強(qiáng)度相對較弱,可以通過提高葉綠素a、葉綠素b含量及降低Chla/Chlb比值等途徑來提高利用光能的能力,進(jìn)而提高其光合作用水平;其次,上層滸苔往往受到高光強(qiáng)、高溫、鹽度劇烈變化等環(huán)境脅迫,轉(zhuǎn)變到上層的滸苔可以通過光合量子調(diào)節(jié)(能量淬滅及PSⅡ/PSⅠ之間能量重新分配)等途徑來耗散掉多余的能量避免光合系統(tǒng)受到不可逆的破壞,以使其更好的適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。本論文首次以黃海綠潮滸苔長時間長距離漂浮遷移的特征為研究切入點,同時研究了漂浮狀態(tài)滸苔PSⅡ及PSI間的能量分配情況及能量分配典型特征對相應(yīng)環(huán)境壓力的適應(yīng)機(jī)理；闡釋了滸苔光合系統(tǒng)對漂浮遷移過程中典型環(huán)境變化的適應(yīng)特征及機(jī)理,為滸苔綠潮的防治提供理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：綠潮 漂浮狀態(tài)滸苔 光合系統(tǒng) 葉綠素?zé)晒?/strong> 熒光定量PCR
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X55
【目錄】：
- 摘要5-7
- Abstract7-12
- 緒論12-31
- 1 綠潮發(fā)生背景12-13
- 2 綠潮綠藻13-14
- 2.1 綠潮海藻分類13-14
- 2.2 黃海綠潮海藻構(gòu)成種14
- 3 歷年來我國境內(nèi)黃海沿岸暴發(fā)的大規(guī)模綠潮14-18
- 4 綠潮的暴發(fā)及其危害18-20
- 4.1 綠潮的暴發(fā)機(jī)理18
- 4.2 綠潮的危害18-20
- 5 漂浮生長的綠潮海藻滸苔20-21
- 5.1 綠潮海藻滸苔暴發(fā)狀態(tài)及暴發(fā)起源地20
- 5.2 環(huán)境因子對漂浮滸苔的影響20-21
- 6 葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)、P700測定及光合基因定量表達(dá)研究21-30
- 6.1 光合作用21
- 6.2 光反應(yīng)過程21-22
- 6.3 光系統(tǒng)Ⅱ與光系統(tǒng)Ⅰ(PSII和PSI)及光保護(hù)22-25
- 6.4 葉綠素?zé)晒鉁y定25-28
- 6.5 P700測定28
- 6.6 熒光定量PCR28-30
- 7 研究目的、內(nèi)容及意義30-31
- 第一章 實驗體系的構(gòu)建31-36
- 1 實驗設(shè)計31-32
- 2 樣品采集及處理32
- 3 生理水平研究實驗體系的構(gòu)建32-33
- 3.1 光合色素測定32
- 3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的選擇32-33
- 3.3 電子傳遞抑制劑選擇及處理33
- 4 分子水平研究實驗體系的構(gòu)建33-36
- 4.1 光合系統(tǒng)關(guān)鍵蛋白的選擇-LHC33
- 4.2 目的基因的確定-PsbS、LhcSR33-34
- 4.3 引物設(shè)計34-36
- 第二章 生理水平研究漂浮狀態(tài)滸苔光合系統(tǒng)對典型環(huán)境變化的響應(yīng)差異36-51
- 1 研究材料與方法36-37
- 1.1 研究材料36
- 1.2 光合色素分析36
- 1.3 PSII葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析36-37
- 1.4 PSI參數(shù)分析37
- 1.5 抑制劑DCMU處理37
- 1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計37
- 2 實驗結(jié)果37-42
- 2.1 光合色素含量測定37-38
- 2.2 最大潛在光合效率測定(Fv/Fm)38-39
- 2.3 PSII和PSI的光合有效量子產(chǎn)量[Y(Ⅰ)和Y(Ⅱ)]39
- 2.4 PSII及PSI非光化學(xué)量子產(chǎn)額分析39
- 2.5 快速光響應(yīng)曲線（RLCs)分析39-40
- 2.6 能量在PSII及PSI之間分配情況分析40-41
- 2.7 加入抑制劑后電子傳遞速率變化情況41-42
- 3 討論42-50
- 4 本章結(jié)論50-51
- 第三章 分子水平研究漂浮狀態(tài)滸苔光合系統(tǒng)對典型環(huán)境變化的響應(yīng)差異51-62
- 1 研究材料與方法51-55
- 1.1 研究材料51
- 1.2 滸苔總RNA提取51-52
- 1.3 反轉(zhuǎn)錄PCR52-53
- 1.4 引物設(shè)計53
- 1.5 熒光定量PCR53-55
- 1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計55
- 2 分子水平實驗結(jié)果55-60
- 2.1 總RNA抽提結(jié)果55
- 2.2 熒光定量PCR結(jié)果55-60
- 3 結(jié)果討論60-61
- 4 本章結(jié)論61-62
- 第四章 結(jié)論與創(chuàng)新性62-64
- 1 結(jié)論62
- 2 創(chuàng)新性62-64
- 參考文獻(xiàn)64-71
- 致謝71-72
- 個人簡歷72
- 學(xué)術(shù)論文發(fā)表情況72
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5 丁月e
本文編號：262704
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