鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻对低温、强光的响应

论文摘要

螺旋藻，作为最为重要的经济蓝藻，其代谢机理与环境因子变化的关系一直是该藻的热点研究内容。目前国内螺旋藻工厂化养殖所采用的藻种原产地属于热带地区，属于冷敏感植物，因此我国螺旋藻养殖基地主要分布在南方和沿海地区，严重制约了我国北方地区螺旋藻养殖业的发展。在鄂尔多斯地区螺旋藻温室养殖过程中，Chad湖钝顶螺旋藻在初春和深秋产量与夏季相比有较大幅度的下降，而鄂尔多斯高原碱湖的钝顶螺旋藻却表现出良好的适应性。本研究以内蒙古鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻和非洲Chad湖钝顶螺旋藻为实验材料，模拟初春、深秋的光温条件（低温和强光辐射），系统地研究了低温、强光胁迫下鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻在补偿生长、光合作用、抗氧化酶活性等方面的应答及与非洲Chad湖钝顶螺旋藻的差异比较，并对鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻规模化温室养殖的产量与光温的关联进行了分析。主要研究结果如下：1、低温、强光胁迫下螺旋藻的光抑制现象十分显著，且随处理温度降低、时间延长，光合速率下降幅度加大，蓝光的光合作用恢复效果最显著，其次为红光、黄光、绿光，黑暗中的恢复效果最差；螺旋藻光合能力的恢复与蛋白质的合成有关。自然光下进行恢复生长，鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻恢复快于非洲Chad湖钝顶螺旋藻，且恢复时间与处理温度、时间呈负相关。低温、强光处理后的藻丝体发生不同程度的断裂，颜色由深变浅，发生光漂白，光漂白程度均为非洲Chad湖钝顶螺旋藻大于鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻。2、螺旋藻叶绿素a、可溶性糖、可溶性蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白、类胡萝卜素含量在低温、强光胁迫条件下呈现出不同程度的下降。3、螺旋藻在低温、强光胁迫的耦合作用下，质膜因发生光氧化作用而导致结构和功能被破坏。随着处理温度的降低和照光时间的延长，螺旋藻表现为膜通透性增加，相对电导率、MDA含量、游离脯氨酸含量上升；且随胁迫条件的加剧，非洲Chad湖钝顶螺旋藻光氧化程度高于鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻。4、低温、强光胁迫下，鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻类囊体膜的叶绿素a、蛋白含量、ATP酶活性相对稳定，变化幅度小于非洲Chad湖钝顶螺旋藻，类囊体膜ATP酶在5℃～30℃范围内活性稳定。低温、强光条件下可诱导鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻生成一条42.18KDa的新蛋白条带。5、低温、强光下，螺旋藻CAT、SOD的酶活性与处理时间及处理温度呈正相关；CAT、SOD酶活性为鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻大于非洲Chad湖钝顶螺旋藻，POD活性随处理时间的延长逐渐下降。CAT、SOD是鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻抗低温、强光的生理基础。6、日均光照在50Klux以下，培养液日均温度在22℃～24℃时，鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻的产量较高。在温度较低、光照充足的深秋，鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻生长良好，月均产量可达到最高产量的86.86%，因此，鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻是一种适宜于我国北方地区养殖的耐强光的低温型藻种。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 研究综述
• 1.2.1 螺旋藻的发现及产业化概况
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.2.3 鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻的发现及研究进展
• 1.2.4 鄂尔多斯地区螺旋藻产业发展概况
• 1.2.5 植物抗性生理概述
• 2. 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻光合性能的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 低温、强光胁迫对鄂尔多斯钝顶螺旋藻光合速率的影响
• 2.2.2 低温、强光胁迫对鄂尔多斯钝顶螺旋藻叶绿素 A含量的影响
• 2.2.3 低温、强光胁迫对鄂尔多斯钝顶螺旋藻类胡萝卜素含量的影响
• 2.2.4 低温、强光胁迫对鄂尔多斯钝顶螺旋藻藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白含量影响
• 2.2.5 低温、强光胁迫处理对鄂尔多斯钝顶螺旋藻类囊体膜蛋白的影响
• 2.2.6 低温、强光胁迫处理对鄂尔多斯钝顶螺旋藻类囊体膜 ATP 酶活性的影响
• 2.2.7 低温、强光条件下蛋白合成与鄂尔多斯钝顶螺旋藻光合作用
• 2.2.8 低温、强光下鄂尔多斯钝顶螺旋藻总蛋白变化
• 2.3 讨论与小结
• 2.3.1 讨论
• 2.3.2 小结
• 3. 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻细胞膜透性、游离脯氨酸含量的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 测定指标与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻细胞外渗液电导率的影响
• 3.2.2 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻丙二醛含量的影响
• 3.2.3 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻游离脯氨酸含量的影响
• 3.3 讨论与小结
• 3.3.1 讨论
• 3.3.2 小结
• 4. 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻 CAT、SOD、POD 酶活性的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验试剂
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻 CAT 酶活性的影响
• 4.2.2 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻 SOD 酶活性的影响
• 4.2.3 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻 POD 酶活性的影响
• 4.3 讨论与小结
• 4.3.1 讨论
• 4.3.2 小结
• 5 低温、强光对鄂尔多斯钝顶螺旋藻补偿生长的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 低温、强光处理后鄂尔多斯钝顶螺旋藻生长的恢复
• 5.2.2 低温、强光处理后鄂尔多斯钝顶螺旋藻叶绿素 a 含量的恢复
• 5.2.3 低温、强光处理后鄂尔多斯钝顶螺旋藻可溶性蛋白的恢复
• 5.2.4 低温、强光处理后鄂尔多斯钝顶螺旋藻可溶性糖的恢复
• 5.3 讨论与小结
• 5.3.1 讨论
• 5.3.2 小结
• 6. 鄂尔多斯钝顶螺旋藻中试养殖产量与光温关联分析
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 实验方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 鄂尔多斯钝顶螺旋藻日产量与气温关联分析
• 6.2.2 鄂尔多斯钝顶螺旋藻日产量与光照、温度关联分析
• 6.2.3 产量与不同光照、温度区间关联分析
• 6.3 讨论与小结
• 6.3.1 讨论
• 6.3.2 小结
• 7 结论
• 8 研究展望
• 9. 附图
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介