论文部分内容阅读
北极微藻是北极水生生态系统中初级生产力的重要承担者之一，在北极水生生态系统中具有重要的生态地位。本研究以2006年夏季从北极黄河站采集的微藻（小球藻和脆杆藻）株材料，通过研究其对UV-B响应，探讨UV-B辐射强度对北极微藻的影响机制以及北极微藻对UV-B辐射的适应机制，以期为北极微藻的深入研究和开发应用提供科学依据。主要研究结果如下： 1．研究设计了UV-B辐射强度为221μw/c㎡、45μw/c㎡、70μw/c㎡3个处理，以不含UV-B光谱的白炽灯（0）为对照，比较分析了不同UV-B辐射强度对小球藻（淡水藻）生长的影响。比生长速率测定显示，各处理组比生长速率分别由紫外培养初的0.24 d-1降低到12h后的0.17 d-1、0.11 d-1、0.08 d-1，表明实验涉及的3个UV-B辐射强度对小球藻的生长均有明显抑制，且随着紫外线辐射强度增强生长抑制也越严重。
2．小球藻的形态和超微结构研究。透射电子显微镜观察结果显示，高强度（95μw/c㎡）的紫外线辐射对小球藻叶绿体、高尔基体、线粒体等破环严重，说明UV-B会对细胞器膜结构造成严重伤害。
3．设计了UV-B辐射强度为22μw/c㎡、45μw/c㎡、70μw/c㎡ 3个处理，以不含UV-B光谱的白炽灯（0）为对照，比较分析了不同UV-B辐射强度对小球藻叶绿素α、类胡萝卜素和丙二醛等含量及超氧化物歧化酶活性的影响。结果显示：与对照组相比，UV-B处理以后，小球藻叶绿素α和类胡萝卜素含量分别下降了12％，22％，31％和8.67％，44.67％，71.67％；丙二醛含量分别增加了4.10、9.93、29.43nmol/g（FW）。而超氧化物歧化酶活性除了22gμw/c㎡处理组与对照基本一致外，45μw/c㎡和70μw/c㎡处理组比对照的超氧化物歧化酶活性分别提高了21.3％和74.6％。
4．探讨了UV-B照射对微藻的生物学效应。76μw/c㎡的UV-B对小球藻细胞12d持续辐射结果显示，小球藻超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性及活性氧成分、丙二醛含量均在培养的4d达到最大，而对照组指标则基本不变或变化不大；小球藻脂肪酸含量上升，为对照的124％；小球藻细胞内的可溶性蛋白含量有所下降，只相当于对照的80％。45μw/c㎡和76μw/c㎡的UV-B辐射强度12h处理小球藻结果显示：45μw/c㎡UV-B处理小球藻，其叶绿素α和类胡萝卜素含量在4小时后达最高值，分别为12.8×10-12mg/cell和4.5×10-12mg/cell，此后其含量下降。76μw/c㎡的UV-B处理，其色素含量呈显著下降趋势。小球藻的丙二醛含量和超氧阴离子自由基含量在两个LW-B强度处理下显著升高，且辐射强度越强，含量升高越显著。两UV-B强度处理下，辐射组H2O2含量呈显著升高，8-12小时之间的过氧化氢（H2O2）含量升幅异常显著，其检测值在12小时达最高点，对照组则变化不大。45μw/c㎡和76μw/c㎡的UV-B辐射对脆杆藻的短期生长亦具显著影响。脆杆藻表现了与小球藻类似的生理生化反应。辐射12h后，小球藻脂肪酸组成发生了显著的改变，小球藻总多不饱和脂肪酸含量降低，总饱和脂肪酸含量增加。在辐射后，小球藻增加了C16：0和C18：3两种脂肪酸。
综上所述，施加一定辐射强度的UV-B后，北极微藻在形态结构、生化组成及生长特征上发生了变化，这也在某种程度上反映了其对北极UV-B强辐射极端环境的适应性。