微藻光生物學(xué)研究案例

      光是影響植物/藻類生長發(fā)育最重要的環(huán)境因子之一,是植物/藻類進行光合作用的原初動力，光能不足會限制光合作用的發(fā)生，而過多的光能則會導(dǎo)致光抑制。光質(zhì)、光強、光照時間等都會對植物/藻類產(chǎn)生影響，主要體現(xiàn)在光形態(tài)建成、生化成分含量、生理特性及生長發(fā)育等方面。 1. Nature plants：通過實驗室適應(yīng)進化（ALE）增強在高光下的光合作用
      光合作用很容易受到強光(HL)水平的損害，光合生物已經(jīng)進化出各種機制來應(yīng)對高光脅迫。Dann等人通過實驗室適應(yīng)進化（ALE）顯著提高了藍(lán)藻集胞藻的耐光性。通過MC 1000多通道藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)對藻液培養(yǎng)，同時使用Fluorcam葉綠熒光成像系統(tǒng)測量了F0等多個葉綠素?zé)晒鈪��?shù)。通過反復(fù)突變和增加光照強度，篩選了能夠在極高光強下生長的菌株。 2. Plant & cell physiology：波動光對微擬球藻光合作用的影響
      Bellan等人在“波動光對微擬球藻光合作用的影響”研究中，通過MC 1000多通道藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)，控制微擬球藻生長溫度為21℃，通過設(shè)置不同的光強和光周期模擬波動光，進而研究其對微擬球藻的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)暴露在快速波動光環(huán)境下的微擬球藻，其生長和光合電子傳遞顯著下降，而非光化學(xué)淬滅（NPQ）變化不明顯。 3.Journal of Biotechnology：lhcsr對萊茵衣藻氧化應(yīng)激和光利用效率的影響
      Barera等人，在“lhcsr對萊茵衣藻氧化應(yīng)激和光利用效率的影響”研究中，通過MC 1000多通道藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)，控制萊茵衣藻生長溫度為25℃，光照時長16h，黑暗8 h來模擬一天中光照變化，并實時監(jiān)測其生長變化（OD720）。通過Fluorcam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測量Fv/Fm，結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺乏LHCSR1和LHCSR3的萊茵衣藻，在強光下產(chǎn)生O₂的速率明顯更高，同時伴有增強的單重態(tài)氧釋放和PSII光損傷，突變株的生物量僅在間斷性光照條件下有所延遲。
        MC1000 多通道藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)由8個100ml藻類培養(yǎng)試管、水浴控溫系統(tǒng)、LEDs光源控制系統(tǒng)（每個培養(yǎng)試管均可單獨調(diào)控）及光密度在線監(jiān)測系統(tǒng)等組成，在藻類培養(yǎng)與控制實驗、梯度對比實驗等方面受到越來越多科研人員的青睞。       Fluorcam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，是全球首臺將PAM葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與CCD技術(shù)結(jié)合的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，也是目前世界上最權(quán)威、使用最廣、種類最全面、發(fā)表論文最多的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)。廣泛應(yīng)用于植物/藻類光合生理生態(tài)、植物/藻類逆境脅迫生理與易感性、氣孔功能、植物/藻類環(huán)境如重金屬污染響應(yīng)與生物檢測、植物/藻類抗性檢測與篩選、作物育種、Phenotyping等研究。
參考文獻：
1. Dann M , et al. 2021. Enhancing photosynthesis at high light levels by adaptive laboratory evolution. Nature Plants 1-15.
2. Bellan A, et al. 2020. Photosynthesis Regulation in Response to Fluctuating Light in the Secondary Endosymbiont Alga Nannochloropsis gaditana. Plant & cell physiology 61(1): 41-52.
3. Barera S. et al. 2021. Effect of lhcsr gene dosage on oxidative stress and light use efficiency by chlamydomonas reinhardtii cultures. Journal of Biotechnology 328:12-22.