经济红藻龙须菜和海萝的光生物学研究

论文摘要

人类活动导致的区域以及全球性的环境变化,影响大型海藻的光合作用与生长。阳光紫外辐射（UVR）和CO2浓度变化如何调控海藻的生理学过程是近年来海藻环境生理学研究的焦点之一。本文以龙须菜和海萝两种经济红藻为研究材料,探讨了阳光紫外辐射和CO2浓度变化对其光合作用及生长的影响,并研究了CO2和UVR对这两种藻类的耦合效应,其主要结果如下:龙须菜的生长,在CO2浓度升高的条件下,受到促进,而在UVR存在的条件下,受到抑制。UV-A或UVB,在辐射强度较高时,都使得藻体生长减慢,而在阴天或较低辐射条件下,UV-A对生长有促进作用。UV-A对生长的促进作用,在低CO2浓度下较大,而在CO2浓度（pCO2）升高（加倍）条件下,不显著。对紫外辐射有屏障作用的紫外吸收物质,受阳光辐射和CO2浓度变化的影响,紫外辐射增强与CO2浓度升高,均能导致该类物质含量的升高,从而缓解了阳光紫外辐射的负面效应。进一步的研究表明,UV-A对龙须菜生长的促进作用与其对UV-A的利用有关。UV-A,在阳光辐射较低情况下促进光合作用,在滤除可见光的条件下,也能驱动光合放氧或固碳,其能量的传递是藻胆蛋白进行的;藻体对UV-A的利用效率、光补偿点及对无机碳的利用机制与在可见光下基本相同。海萝,区别于龙须菜,处于潮间带上部,经常在退潮时接受脱水的胁迫。本文研究发现,海萝在低潮干出状态下,其光合作用虽然受失水的影响,但在空气CO2浓度升高的条件下,受到促进。在轻微失水的情况下（10%左右）,藻体的光合作用达到最大,然后随着失水的增加而逐渐下降。UVR所导致的相对抑制率随着光强的增加而增大,但高浓度CO2的存在能够缓解这种抑制作用。随着失水的增加,UVR对藻体的负面影响增大,而空气CO2浓度加富的条件下,该负面作用减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略词（Abbreviations）
• 目录
• 第1章 文献综述与研究意义
• 第一节 太阳紫外辐射对大型海藻的影响
• 1. UVR的作用机理
• 1.1 对DNA的损伤
• 1.2 对蛋白质的损伤
• 1.3 对脂质的损伤
• 2. UVR对大型海藻生理生化特性的影响
• 2.1 对光合作用的影响
• 2.2 对生长发育的影响
• 3. 大型海藻对UVR的适应机制
• 3.1 合成紫外吸收物质
• 3.2 叶黄素循环
• 3.3 活性氧清除机制
• 3.4 损伤修复机制
• 2对大型海藻的影响'>第二节 高浓度CO₂对大型海藻的影响
• 2浓度变化对海洋无机碳的影响'>1. 大气CO₂浓度变化对海洋无机碳的影响
• 1.1 海洋中的无机碳
• 2浓度变化的响应'>1.2 海洋无机碳对大气CO₂浓度变化的响应
• 2. 大型海藻对无机碳的利用机制
• 2.1 碳浓缩机制（CCMs）
• 2.2 碳酸酐酶（CA）
• 2浓度升高对大型海藻生理生化的影响'>3. CO₂浓度升高对大型海藻生理生化的影响
• 3.1 对光合作用的影响
• 3.2 对呼吸作用的影响
• 3.3 对生长的影响
• 3.4 其他影响
• 第三节 失水对潮间带海藻的影响
• 1. 干出状态下的光合特性
• 1.1 从沉水到干出光合作用的变化
• 1.2 失水状态下海藻的光合作用
• 2 周期性干出对大型海藻的影响
• 第四节 研究环境因子与海藻关系的意义
• 2、UVR和盐度的响应'>第2章 龙须菜对CO₂、UVR和盐度的响应
• 2和UVR的响应'>第一节 龙须菜对CO₂和UVR的响应
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 生长的测定
• 2.3 色素的定量
• 2.4 光合作用的测定
• 2.5 PAM参数的测定
• 2.6 pH值日变化的测定
• 2.7 光辐射的测定
• 2.8 统计与分析
• 3. 结果
• 3.1 pH值的日变动
• 3.2 龙须菜的生长
• 3.3 龙须菜的色素含量
• 3.4 静水培养下龙须菜的光合作用
• 3.5 流水培养下龙须菜的叶绿素荧光参数
• 4. 讨论
• 5. 小结
• 2和盐度的响应'>第二节 龙须菜对CO₂和盐度的响应
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 生长实验
• 2.3 荧光参数的测定
• 2.4 色素的测定
• 2.5 碳酸苷酶活性的测定
• 2.6 统计与分析
• 3. 结果
• 3.1 龙须菜的生长
• 3.2 龙须菜的色素含量
• 3.3 龙须菜的碳酸苷酶活性
• 3.4 龙须菜的叶绿素荧光参数
• 4. 讨论
• 4.1 龙须菜的生长
• 4.2 龙须菜的色素含量
• 4.3 龙须菜的叶绿素荧光参数
• 5. 小结
• 第三节 UV对龙须菜光合生理的影响
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 pH值漂移曲线的测定
• 2.3 UV下的光合放氧
• 2.4 光合固碳的测定
• 2.5 阳光下光质和光量与龙须菜光合作用的关系
• 2.6 龙须菜无机碳利用的研究
• 3. 结果
• 3.1 pH-drift曲线
• 3.2 UV下的光合作用
• 3.3 阳光下光质和光量与龙须菜光合作用
• 3.4 UV下的龙须菜无机碳利用
• 4. 讨论
• 4.1 UV下的放氧和固碳
• 4.2 UV下的无机碳利用
• 4.3 UV效应的理论模型
• 5. 小结
• 第四节 光质和光强对龙须菜生理特性的影响
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 生长实验
• 2.3 色素含量的测定
• 2.4 光合固碳的测定
• 2.5 光辐射的测定
• 3. 结果
• 3.1 龙须菜的生长
• 3.2 龙须菜色素含量的变化
• 3.3 龙须菜的光合固碳
• 4. 讨论
• 4.1 龙须菜的生长
• 4.2 龙须菜的色素含量
• 4.3 龙须菜UV下的光合作用
• 5. 小结
• 2的响应'>第3章 海萝在不同失水条件下对UV和CO₂的响应
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设计
• 2.3 气囊内气体的配置
• 2.4 失水的定量
• 2.5 干出过程中光合固碳的测定
• 3. 结果
• 4. 讨论
• 5. 小结
• 总结
• 参考文献
• 论文完成情况
• 致谢
• 附录