论文部分内容阅读
目的: 随着全球环境的逐渐恶化,一方面,导致臭氧层变薄,使得达到地球表面的紫外辐射(UVR)强度增加,引起藻细胞的形态和大小的改变,从而抑制了浮游植物的生长,并影响浮游植物的营养代谢。而最新研究发现,北极也出现了大规模的臭氧空洞。因此,急需在北半球广泛开展UVR的研究;另一方面,人类活动导致水体出现富营养化,如营养盐氮、磷浓度的增加及N∶P比例改变,使河口沿岸水域浮游植物生物量增加,有害藻华频发。河口沿岸水域既是受人类活动影响最严重的区域,同时也是受N∶P比和UVR这两个环境因子影响最显著的区域。这两个环境因子的耦合效应如何影响河口沿岸水域的有害藻华,目前尚缺乏认识。因此,本文选取可产生有害藻华的塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)作为目标藻,探讨不同N∶P比例背景下,藻细胞对UVR的响应机制,并分析UVR与N∶P比改变对藻细胞的耦合效应。 方法: 1.短期实验 藻细胞在5种N∶P比(1∶1,16∶1,50∶1,100∶1和200∶1)条件下适应培养14 d后(indoor),探讨藻细胞生长和色素的差异。然后将适应培养14 d的藻细胞分为3种辐射处理P, PA和PAB,探讨藻细胞对紫外辐射响应机制的差异。采用人工紫外灯作为照射光源,检测3种辐射(P, PA,PAB)处理60 min内藻细胞光化学效率的变化和快速荧光曲线。随后在温度为20℃,光强为10μmolphotons· m-2·s-1(光源为荧光灯)的可见光条件下,检测光化学效率的恢复状况。 2.长期实验 藻细胞在室外经过高光强适应培养后,在3种N∶P比(1∶1,16∶1和200∶1)条件下分别经阳光辐射(P和PAB)处理,适应培养9 d(outdoor),探讨藻细胞生长和色素的差异。然后将3种N∶P比适应培养9d后经阳光有效辐射(P)处理的藻细胞在人工紫外光源下进行P处理,阳光全波段辐射(PAB)处理的藻细胞在人工紫外光源下进行PAB处理,探讨藻细胞对UVR响应机制的差异。采用人工紫外灯作为照射光源,检测2种辐射(P和PAB)处理60 min内藻细胞光化学效率的变化和快速荧光曲线。随后在温度为20℃,光强为10μmolphotons· m-2·s-1(光源为荧光灯)的可见光条件下,检测光化学效率的恢复状况。 结果与讨论: 1.短期实验 当N∶P=16∶1时,藻细胞的生长最快,色素(Chl-a和Caro)含量分别可达3.06×105μg·cell-1和2.10×10-5μg·cell-1;提高或降低N∶P比都会抑制生长,藻细胞生长速率与N∶P比之间的关系符合一元二次方程y=ax2+bx+c(R2>0.98),而色素含量与N∶P比之间无此规律。经不同N∶P比培养14 d后,藻细胞接受3种辐射处理60 min,其光化学效率随时间的变化符合一元指数方程y=a+b×exp(-c×x)(R2>0.97);与P处理相比,PA、PAB处理都显著降低藻细胞的光化学效率,且光化学效率的下降程度与藻细胞PSⅡ D1蛋白r/k存在显著的负线性关系y=ax+b(R2>0.98); UVR引起的抑制率受到水体中N∶P比的影响,其规律符合一元二次方程y=ax2+bx+c(R2>0.95);N∶P=16∶1时,r/k最大,光化学效率下降程度和UVR引起的抑制率都最小。240 min低光恢复过程中,藻细胞的光化学效率随着时间的变化趋势符合一元指数方程:y=a+b×(1-exp(-c×x))(R2>0.86)。恢复程度均为P>PA>PAB。N∶P=16∶1是藻细胞耐受UVR的最佳营养盐比例,N∶P比可通过改变藻细胞PSⅡ D1蛋白的r/k来影响藻细胞对UVR的响应。 2.长期实验 藻细胞在3种N∶P比下,经过室外9d的适应培养。当N∶P=16∶1时,阳光辐射(P和PAB)处理下的藻细胞生长均最快。色素(Chl-a和Caro)含量也最高。藻细胞的比生长速率和色素含量与N∶P比之间的关系均符合一元二次方程y=ax2+bx+c(R2>0.95)。与短期实验(indoor)的结果相比,室外适应培养9d后的藻细胞在N∶P比为16∶1时,UVR引起的抑制率也最低。但室外3种N∶P比适应培养的藻细胞,人工紫外光源UVR引起的光化学效率的抑制率(outdoor)均低于室内(indoor)相应N∶P比适应培养的藻细胞的抑制率。N∶P比为16∶1室外适应培养下的藻细胞的r/k最大。60 min内光化学效率的抑制率、UVR引起的抑制率、r/k与N∶P比之间的关系均符合一元二次方程y=ax2+bx+c(R2>0.95)。室外3种N∶P比适应9d的藻细胞经人工紫外灯P、PAB辐射60 min,其有效光化学效率随时间的变化均符合一元指数方程y=a+b×exp(-c×x)(R2>0.95)。120 min低光恢复过程中,藻细胞的光化学效率随时间的变化趋势符合一元指数方程y=a+b×(1-exp(-c×x))(R2>0.86)。恢复程度均为P>PAB。N∶P=16∶1是藻细胞耐受UVR的最佳营养盐比例,N∶P比可通过改变藻细胞D1蛋白的r/k,UVabc含量,色素浓度等来影响藻细胞对UVR的响应。经历不同光史(室内适应培养14d与室外适应培养9d)的藻细胞均能响应UVR引起的负面效应,然而,光史对不同N∶P比适应培养下的藻细胞响应UVR的规律却无影响。