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本项研究以一株生长速率快、含脂量高、耐极高pH的嗜碱绿球藻(Chlorococcumalkaliphilus,暂定名)MC-1为研究对象,以pH漂移实验、无机碳半饱和系数测定实验和各种抑制实验研究其在高pH生长环境下的无机碳利用特性以及其对胞外无机碳的利用途径,并从无机碳利用的角度探索其高pH适应性的内在机理。本研究结果表明:
1、pH漂移实验测得绿球藻MC-1的pH补偿点为11.15,HCO3-补偿点为9.3μmol.L-1,以及pH漂移实验中藻液剩余无机碳总浓度与初始碱度的比值(CT/ALK)为0.14,与此同时,实验测得绿球藻MC-1在高pH下(pH9.0-11.0)的K0.5(HCO3-)值为20μmol.L-1左右,这些数据显示出MC-1强的HCO3-摄取能力以及光合固碳能力,保证了MC-1在高pH环境下能有效的利用HCO3-碳源,从而在一定程度上解释了MC-1的高pH适应特性。
2、胞外碳酸酐酶抑制剂(AZ)在较低的pH条件下(pH6.0-8.0)对MC-1的光合放氧速率产生了显著性的抑制,但当pH逐渐升高时(pH9.0-11.0),AZ对MC-1的抑制作用消失。表明绿球藻MC-1在较低pH环境下通过胞外碳酸酐酶(pCA)介导的途径实现对溶液中HCO3-的利用,而在高pH环境下(pH9.0-11.0),这条无机碳利用途径在MC-1中没有行使功能。
3、高pH环境(pH9.0-11.0)条件下,阴离子转移通道抑制剂(DIDS)对绿球藻MC-1的光合放氧速率没有显著性的抑制(P>0.05),表明MC-1对HCO3-的利用不以阴离子转移通道介导的途径(DIDS-sensitivemechanism)来实现。
4、高pH环境下,缓冲剂CAPS和VAN(P-typeH+-ATPase抑制剂)对MC-1的光合放氧速率的抑制试验表明绿球藻MC-1极有可能以缓冲剂敏感途径(Buffer-sensitivemechanism)来实现对胞外无机碳源的利用。这条途径在大型藻类以及被子植物中已有相关研究,但在微藻中还没见报道,体现了MC-1在高pH环境下对无机碳利用方式的特殊性。这种特殊的无机碳利用方式在一定程度上解释了MC-1的高pH适应特性。MC-1中缓冲剂敏感无机碳利用途径的发现为这条途径在微藻中的进一步探索提供了指引,对藻类的无机碳利用规律的研究具有重要的意义。