中肋骨条藻光合作用和碳酸酐酶对环境因子的响应

论文摘要

近年来,硅藻赤潮爆发越来越频繁,对我国海洋渔业和生态环境造成了严重的影响。硅藻赤潮爆发时细胞密度高,导致表层海水CO2浓度明显下降,其光合固碳能力更明显依赖于碳酸酐酶的存在,且其光合固碳能力的强弱还涉及很多环境因素。为此,本文选用具有代表性的海洋赤潮硅藻—中肋骨条藻作为实验材料,在实验室条件下研究了其在不同环境条件下的光合固碳特性和碳酸酐酶活性的变化。主要研究结果如下:在氮浓度为1-200μmol·L-1范围内,随着培养液中氮浓度的升高,中肋骨条藻的pH补偿点、质膜氧化还原活性逐渐增加。当氮浓度高于25μmol·L-1时,中肋骨条藻的比生长速率、色素含量、光饱和光合速率（Pm）、光合效率（α）、PSⅡ最大光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ的实际光能转化效率（Yield）、光化学淬灭系数（qP）、最大光合速率（Vmax）和胞内外碳酸酐酶活性明显升高,而非光化学淬灭系数（qN）和对无机碳的亲和力（K0.5）下降。在磷浓度为0.05-10μmol·L-1范围内,随着培养液中磷浓度的升高,中肋骨条藻的pH补偿点、质膜氧化还原活性逐渐升高。当磷浓度高于1μmol·L-1时,中肋骨条藻的比生长速率、色素含量、Pm、α、Fv/Fm、Yield、Vmax、胞内外碳酸酐酶活性明显升高,而qN明显下降。在铁浓度为0.1-100nmol·L-1范围内,pH补偿点和质膜氧化还原活性随着培养液中铁浓度的升高逐渐升高,而对无机碳的亲和力略有下降。当铁浓度高于50nmol·L-1时,中肋骨条藻的比生长速率、色素含量、Pm、α、Fv/Fm、Yield、qP、Vmax、胞内外CA活性明显升高。在硅浓度为1-200μmol·L-1范围内,硅浓度变化对中肋骨条藻的比生长速率、Pm、α、Vmax没有明显影响,而色素含量、胞外CA活性和对无机碳的亲和力在硅浓度高于1μmol·L-1时明显升高。pH补偿点和质膜氧化还原活性随着硅浓度的升高略有上升。在光照条件下,与高浓度CO2（5%）培养相比,通过滤空气（0.035%CO2）培养的中肋骨条藻的pH补偿点、质膜氧化还原活性、Vmax、对CO2亲和力和胞外CA活性明显升高;在黑暗情况下,通过滤空气（0.035%CO2）培养的中肋骨条藻的质膜氧化还原活性、Vmax、对CO2亲和力明显高于通高浓度CO2培养的,而pH补偿点和胞外CA没有明显变化。以上结果表明,中肋骨条藻主要通过调整其对CO2的亲和力和胞内外碳酸酐酶活性及通过调整其光系统的能量流动和能量利用效率以适应不同氮、磷、硅、铁的环境,其对无机碳的利用和胞外CA活性还受到CO2和光照的诱导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 藻类的光合作用途径
• 1.2 藻类无机碳浓缩机制（CCM）
• 1.2.1 藻类无机碳利用方式
• 1.2.2 藻类碳酸酐酶的特性
• 1.2.3 藻类碳酸酐酶的环境调控
• 1.3 叶绿素a 荧光在藻类光合作用研究中的应用
• 1.4 立题依据和意义
• 第二章 氮浓度对中肋骨条藻光合作用、无机碳利用和碳酸酐酶活性的影响
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 微藻培养
• 2.2.2 生长曲线的测定
• 2.2.3 色素含量的测定
• 2.2.4 光合作用光响应曲线（P-I 曲线）测定
• 2.2.5 叶绿素a 荧光参数的测定
• 2.2.6 pH-drift 的测定
• 2.2.7 质膜氧化还原活性的测定
• 2.2.8 光合作用对无机碳的响应曲线（P-C 曲线）测定
• 2.2.9 碳酸酐酶活性的测定
• 2.2.10 数据处理
• 2.3 结果
• 2.3.1 氮浓度对中肋骨条藻生长的影响
• 2.3.2 氮浓度对中肋骨条藻细胞色素含量的影响
• 2.3.3 氮浓度对中肋骨条藻光合作用的影响
• 2.3.4 氮浓度对中肋骨条藻叶绿素a 荧光参数的影响
• 2.3.5 氮浓度对中肋骨条藻pH-drift 的影响
• 2.3.6 氮浓度对中肋骨条藻细胞质膜氧化还原活性的影响
• 2.3.7 氮浓度对中肋骨条藻P-C 曲线的影响
• 2.3.8 氮浓度对中肋骨条藻胞内外碳酸酐酶活性的影响
• 2.4 讨论
• 2.5 小结
• 第三章 磷浓度对中肋骨条藻光合作用、无机碳利用和碳酸酐酶活性的影响
• 3.1 材料
• 3.2 方法
• 3.2.1 微藻培养
• 3.2.2 具体指标的测定同第二章
• 3.2.3 数据处理
• 3.3 结果
• 3.3.1 磷浓度对中肋骨条藻生长的影响
• 3.3.2 磷浓度对中肋骨条藻细胞色素含量的影响
• 3.3.3 磷浓度对中肋骨条藻光合作用的影响
• 3.3.4 磷浓度对中肋骨条藻叶绿素a 荧光参数的影响
• 3.3.5 磷浓度对中肋骨条藻pH-drift 的影响
• 3.3.6 磷浓度对中肋骨条藻细胞质膜氧化还原活性的影响
• 3.3.7 磷浓度对中肋骨条藻P-C 曲线的影响
• 3.3.8 磷浓度对中肋骨条藻胞内外碳酸酐酶活性的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第四章 硅浓度对中肋骨条藻光合作用、无机碳利用和碳酸酐酶活性的影响
• 4.1 材料
• 4.2 方法
• 4.2.1 微藻培养
• 4.2.2 具体指标的测定同第二章（除叶绿素a 荧光）
• 4.2.3 数据处理
• 4.3 结果
• 4.3.1 硅浓度对中肋骨条藻生长的影响
• 4.3.2 硅浓度对中肋骨条藻细胞色素含量的影响
• 4.3.3 硅浓度对中肋骨条藻光合作用的影响
• 4.3.4 硅浓度对中肋骨条藻pH-drift 的影响
• 4.3.5 硅浓度对中肋骨条藻质膜氧化还原活性的影响
• 4.3.6 硅浓度对中肋骨条藻P-C 曲线的影响
• 4.3.7 硅浓度对中肋骨条藻胞内外碳酸酐酶活性的影响
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 第五章 铁浓度对中肋骨条藻光合作用、无机碳利用和碳酸酐酶活性的影响
• 5.1 材料
• 5.2 方法
• 5.2.1 微藻培养
• 5.2.2 具体指标的测定同第二章
• 5.2.3 数据处理
• 5.3 结果
• 5.3.1 铁浓度对中肋骨条藻生长的影响
• 5.3.2 铁浓度对中肋骨条藻细胞色素含量的影响
• 5.3.3 铁浓度对中肋骨条藻光合作用的影响
• 5.3.4 铁浓度对中肋骨条藻叶绿素a 荧光参数的影响
• 5.3.5 铁浓度对中肋骨条藻pH-drift 的影响
• 5.3.6 铁浓度对中肋骨条藻质膜氧化还原活性的影响
• 5.3.7 铁浓度对中肋骨条藻P-C 曲线的影响
• 5.3.8 铁浓度对中肋骨条藻胞内外碳酸酐酶活性的影响
• 5.4 讨论
• 5.5 小结
• 2和光对中肋骨条藻无机碳利用和碳酸酐酶活性的诱导作用'>第六章 C0₂和光对中肋骨条藻无机碳利用和碳酸酐酶活性的诱导作用
• 6.1 材料
• 6.2 方法
• 6.2.1 微藻培养
• 6.2.2 pH-drift 的测定
• 6.2.3 质膜氧化还原活性的测定
• 6.2.4 光合作用对无机碳的响应曲线（P-C 曲线）测定
• 6.2.5 碳酸酐酶活性的测定
• 6.2.6 数据处理
• 6.3 结果
• 2 和光对中肋骨条藻pH-drift 的影响'>6.3.1 C0₂ 和光对中肋骨条藻pH-drift 的影响
• 2 和光对中肋骨条藻质膜氧化还原活性的影响'>6.3.2 C0₂和光对中肋骨条藻质膜氧化还原活性的影响
• 2 和光对中肋骨条藻P-C 曲线的影响'>6.3.3 C0₂ 和光对中肋骨条藻P-C 曲线的影响
• 2 和光对中肋骨条藻碳酸酐酶活性的影响'>6.3.4 C0₂和光对中肋骨条藻碳酸酐酶活性的影响
• 6.4 讨论
• 6.5 小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢