發(fā)現(xiàn)海洋綠藻生物量和直鏈淀粉超量積累的調(diào)控新方法

 
 

 
 

      A圖中，F(xiàn)v/Fm反映了光系統(tǒng)II (PSII)的效率�；旌蠣I養(yǎng)組的總體變化趨勢與自養(yǎng)營養(yǎng)組相同。晝夜節(jié)律組的Fv/Fm在培養(yǎng)早期相對穩(wěn)定，在后期迅速下降——可能由于細(xì)胞數(shù)量的迅速增加，單個(gè)細(xì)胞接收到的光更加有限。異養(yǎng)組持續(xù)保持極低的PSII效率。

      B圖展示了借助OJIP程序在第6天測定的多個(gè)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)相比于混合營養(yǎng)組，晝夜節(jié)律組的單位反應(yīng)中心(RC)吸收能量(ABS/RC)和電子傳遞能量(ETo/RC)的變化不明顯，而每個(gè)活躍反應(yīng)中心的捕獲能量(TRo/RC)下降7.10% (p <0.05)。這可能是由于長期光照導(dǎo)致混合營養(yǎng)組反應(yīng)中心關(guān)閉所致。

      與自養(yǎng)組相比，添加葡萄糖的三組的TRo/ABS和ETo/ABS值均有所下降，說明葡萄糖的存在降低了吸收能量的捕獲和傳遞。此外，異養(yǎng)組與混合營養(yǎng)組比較，TRo/ABS下降15.98%(p <0.05)，DIo/RC提高76.52% (p <0.05)，表明連續(xù)黑暗培養(yǎng)導(dǎo)致了能量捕獲的顯著減少和能量消耗效率的顯著增加；ABS/RC增加18.03% (p <0.05)，這可能反映了異養(yǎng)組細(xì)胞中的反應(yīng)中心大量關(guān)閉。

      從C圖中的OJIP快速葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)曲線，可發(fā)現(xiàn)自養(yǎng)組和混合營養(yǎng)組的曲線形狀特征相似。而晝夜節(jié)律組和異養(yǎng)組的曲線形狀發(fā)生了變化——與自養(yǎng)組相比，兩組J點(diǎn)的熒光強(qiáng)度Vj分別變化了−10.05%和33.17%，I點(diǎn)的熒光強(qiáng)度Vi分別變化了−25.17%和−3.40%。最終，兩組的Fv/Fm分別降低了9.71%和20.67%，反映出PSII效率隨著光照時(shí)間的減少而降低。

      D圖展示了呼吸速率隨時(shí)間的變化曲線。與自養(yǎng)組相比，添加葡萄糖的三組的呼吸速率均有所提高。這是因?yàn)槠咸烟堑拇嬖谀軌蛴行Т龠M(jìn)有氧呼吸，釋放能量，并產(chǎn)生丙酮酸合成代謝物。在第3天，異養(yǎng)組和晝夜節(jié)律組的呼吸作用明顯增強(qiáng)，較自養(yǎng)組分別提高了145.12%和63.67%。這一現(xiàn)象表明，在沒有光的情況下，異養(yǎng)組通過上調(diào)呼吸來維持生長。在晝夜節(jié)律組中，呼吸速率的增加可能意味著更多能量產(chǎn)生和更快的生長。

      通過以上細(xì)致詳盡的分析，揭示了不同培養(yǎng)模式下海洋綠藻生長狀態(tài)不同的生理基礎(chǔ)。
      藻類光合檢測套件是由北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為藻類科研工作者量身定制的藻類光合作用測量方案，能夠幫助研究人員輕松、完整地獲取藻類光合生理數(shù)據(jù)，具有小巧便攜、易操作、高性價(jià)比的特點(diǎn)。

      檢測套件既能測定藻類的氣體交換參數(shù)，如光合放氧速率、暗呼吸速率、凈光合速率，也能夠測定葉綠素?zé)晒鈪��?shù)，包括F0、Ft、Fm、Fm’、QY、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、Area、Mo、Sm、PI、ABS/RC等50多個(gè)參數(shù)，從而全面檢測、評估藻類的光合-呼吸作用中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化。

      套件幫助微藻固碳、水質(zhì)凈化、全球變化、代謝生理等各個(gè)研究領(lǐng)域的藻類科研工作者輕松獲得了準(zhǔn)確、全面的藻類光合數(shù)據(jù)，僅舉兩例：

      1. 顆石藻是海洋中最重要的鈣化生物類群之一，也是主要的初級生產(chǎn)者，同時(shí)進(jìn)行光合與鈣化兩種固碳作用（兩者分別是碳匯和碳源過程），因此在海洋碳循環(huán)中起到重要作用。顆石藻表面往往覆蓋一層又一層的顆石粒（Coccolith），形成殼狀結(jié)構(gòu)的顆石球(Coccosphere)。英國海洋生物協(xié)會(huì)和美國北卡萊羅納大學(xué)威明頓分校聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)：不同種的顆石藻對鈣化作用的需求不同，破壞鈣化作用會(huì)導(dǎo)致某些種的顆石藻無法維持完整的顆石球，產(chǎn)生細(xì)胞周期阻滯現(xiàn)象和重大的生長缺陷。但沒有證據(jù)證明鈣化作用會(huì)影響光合作用。論文發(fā)表于2018年《New Phytologist》雜志。

 
 

      2. Ben等人調(diào)查研究了有機(jī)污染物雙酚A（BPA）對嗜堿性綠藻Picocystis 的影響及后者對前者的去除能力，發(fā)現(xiàn)暴露于低濃度（＜25mg/L）BPA 5天不會(huì)抑制Picocystis的生長和光合作用；而高濃度（50-75mg/L）BPA暴露盡管使Picocystis的凈光合速率急劇下降，但PSII活性受到的影響較小（凈光合速率接近零時(shí)，F(xiàn)v/Fm仍至少為0.2），最終對其生長的抑制也不超過43%。高濃度BPA暴露下的Picocystis能夠同時(shí)促進(jìn)多種抗氧化酶的活性，可視作避免PSII受到額外損傷的防御機(jī)制。并且Picocystis通過生物降解和轉(zhuǎn)化，高效率地移除了BPA。因此，高耐受性和高移除率使Picocystis在雙酚A的水質(zhì)凈化方面具有巨大的潛力。論文發(fā)表于2018年《Ecotoxicology and Environmental Safety》雜志。