环境胁迫对蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）生长和光合作用的影响

论文摘要

叶绿素荧光分析技术是一种以光合作用理论为基础,利用体内叶绿素作为天然探针,研究和探测植物光合生理状况及各种外界因子对其细微影响的新型植物活体测定和诊断技术,具有快速、灵敏、对细胞无损伤的优点,是研究植物光合作用的良好探针。几乎所有的光合作用过程的变化都可以通过叶绿素荧光反映出来,而荧光测定技术不需要破碎细胞,不伤害生物体,因此通过研究叶绿素荧光来间接研究光合作用的变化是一种简便、快捷、可靠的方法。本文利用叶绿素荧光技术研究了3种环境胁迫(汞胁迫、铜胁迫、热胁迫)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)光合作用的影响,并结合了传统的生物量指标和光合色素指标研究了环境胁迫对小球藻的作用机理,以期了解蛋白核小球藻对不同环境胁迫的响应,为生物监测新指标的探索提供科学的依据。研究结果表明:1.重金属汞胁迫对小球藻的生长有一定的抑制作用,并可以显著降低Fv/Fm(最大光化学量子产量)、φPSⅡ(PSⅡ有效量子产量)、rETR(相对电子传递速率)、qP(光化学淬灭)等指标的值,并使qN和NPQ(非光化学淬灭)的值增加,说明小球藻的PSⅡ光合活性受到汞的抑制,并可以通过增加热耗散来保护PSⅡ系统不受到进一步的伤害。2.重金属铜对小球藻生长的影响比对光合作用的影响更加强烈,这表现在量子产量指标对铜胁迫不敏感,只有在2mg/L的胁迫下才出现明显的下降,而铜胁迫造成非光化学淬灭的大幅度上升,说明小球藻可能通过大幅度增加热耗散来维持PSⅡ系统的相对稳定。3.热胁迫对Fv/Fm、φPSⅡ、rETR的影响较大,达到临界温度49℃后下降很快,在胁迫过程中非光化学淬灭的值变化不大,而在恢复过程中该值上升4倍,说明恢复过程中小球藻调动了防御机制尽快恢复光合活性。4.快速光曲线受到热胁迫的影响,Pm(无光抑制时最大潜在相对电子传递速率)、α(快速光曲线的初始斜率)和Ⅰ_k(半饱和光强)下降,说明小球藻的光合作用能力下降。5.在铜离子胁迫下,小球藻对营养元素N、P的吸收减少,说明重金属的暴露影响了藻类的生长并阻碍了其对营养元素的吸收。6.随着铜暴露浓度的升高,小球藻对铜离子的吸收量上升,但吸收率直线下降,这可能是因为小球藻通过某些调整和保护机制,阻止更多的重金属进入体内。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 环境胁迫对微藻的胁迫作用研究
• 2 叶绿素荧光的产生和原理
• 2.1 叶绿素荧光的产生
• 2.2 叶绿素荧光诱导曲线
• 2.3 快速光响应曲线
• 3 叶绿素荧光技术研究进展
• 4 研究意义
• 5 技术路线
• 第二章 材料和方法
• 1 实验材料和仪器
• 1.1 藻种选择
• 1.2 藻种培养
• 1.3 主要仪器设备
• 2 实验胁迫设置
• 2.1 汞胁迫
• 2.2 铜胁迪
• 2.3 热胁迫
• 3 实验方法
• 3.1 生物量的测定
• 3.2 叶绿素荧光诱导曲线的测定
• 3.3 快速光响应曲线的测定
• 3.4 光合色素的测定
• 3.5 硝态氮和正磷酸盐的测定
• 3.6 重金属铜的测定
• 第三章 结果
• 1 汞胁迫对蛋白核小球藻的影响
• 1.1 汞胁迫对小球藻生长的影响
• 1.2 汞胁迫对蛋白核小球藻荧光参数的影响
• 1.3 汞对蛋白核小球藻光合色素含量和比值的影响
• 2 铜胁迫对蛋白核小球藻的影响
• 2.1 铜胁迫对小球藻生长的影响
• 2.2 铜胁迫对小球藻叶绿素荧光参数的影响
• 2.3 铜胁迫对小球藻叶绿素含量及比值的影响
• 3 热胁迫对蛋白核小球藻的影响
• 3.1 热胁（温度变化）对蛋白核小球藻叶绿素荧光参数和快速光曲线的影响
• 3.2 热胁（40℃,时间变化）对小球藻叶绿素荧光参数和快速光曲线的影响
• 3.3 温度临界点的确定
• 3.4 热胁迫恢复实验（40℃,50℃）
• 4 铜胁迫下蛋白核小球藻对营养元素的吸收和对重金属铜的富集
• 4.1 硝态氮和正磷酸盐标准曲线
• 4.2 小球藻对营养元素的吸收
• 4.3 小球藻对重金属铜的富集
• 第四章 讨论
• 1 环境胁迫对蛋白核小球藻生长的影响
• 2 环境胁迫对蛋白核小球藻叶绿素荧光的影响
• 2.1 汞胁迫对蛋白核小球藻叶绿素荧光的影响
• 2.2 铜胁迫对蛋白核小球藻叶绿素荧光的影响
• 2.3 热胁迫对蛋白核小球藻叶绿素荧光的影响
• 3 环境胁迫对蛋白核小球藻光合色素含量的影响
• 4 热胁迫对蛋白核小球藻快速光曲线的影响
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢