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小新月菱形藻的无机碳利用机制及其碳酸酐酶的环境调控

2020-12-06阅读(359)

小新月菱形藻的无机碳利用机制及其碳酸酐酶的环境调控

论文摘要

海洋硅藻是海洋浮游植物的重要组成部分,它在海洋低CO2浓度的环境中能维持较高的光合作用速率主要得益于细胞内的无机碳浓缩机制和碳酸酐酶的作用。本文研究了海洋浮游硅藻小新月菱形藻无机碳利用机制和碳酸酐酶的环境调控,主要研究结果如下:小新月菱形藻具有较高的胞内外CA活性,胞外CA活性约为胞内CA活性的1.2倍;pH补偿点约为10.2;在碱性条件下,实际光合放氧速率是理论上由HCO3-的非催化解离提供的最大CO2供应速率的1.6倍;P-C曲线的结果显示,在pH6.0和pH8.2时,半饱和CO2浓度K0.5（CO2）分别为71.0μM和0.7μM;在碱性条件下,AZ、EZ和DIDS对光合速率均具有明显抑制作用,其中EZ的抑制率最高。小新月菱形藻随培养液中氮、磷浓度的升高比生长速率明显提高。低氮浓度导致胞外CA活性丧失,高氮浓度下胞内外CA均明显升高;磷浓度变化对胞外CA活性并没有明显影响,但胞内CA活性在高磷浓度下明显升高。高氮、磷浓度培养下的小新月菱形藻的Vmax和K0.5（CO2）均明显提高。在不同光强培养下,胞外CA活性随光强的升高而升高,但胞内活性只在较强光强下才明显提高,Vmax和K0.5（CO2）随光强的升高而明显降低。小新月菱形藻在20℃时比生长速率最大,温度对胞内CA活性没有明显影响,但温度升高导致胞外CA活性明显升高,Vmax和K0.5（CO2）随温度的升高而明显降低。与天然海水中氮浓度(2.1μmolL-1)相比,高氮浓度(882μmolL-1)下培养的小新月菱形藻ABS/RC、DIo/RC和Vj明显下降,但ETo/RC、φ<sub>Eo、ψo和φ(Po明显升高。与天然海水中磷浓度(0.1μmolL-1)相比,高磷浓度(18.1μmolL-1)下培养的小新月菱形藻ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC和Vj明显下降,但φEo和ψo均明显上升,不同磷浓度对φ(Po没有明显影响。高光强导致ET/RC、φEo、ψo和φPo明显下降,ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC和Vj升高。在15-25℃范围内,ABS/RC、DIo/RC和TRo/RC先降低后升高,与15℃培养相比,在20和25℃时φEo和ψo均明显升高,但温度对φ(Po没有明显影响。以上结果表明:小新月菱形藻无机碳利用的方式主要通过胞外CA催化HCO3-转化为CO2,后者自由扩散穿过质膜进入细胞,同时也存在HCO3-直接吸收。不同环境条件影响小新月菱形藻无机碳利用主要通过调整其对CO2的亲和力和胞内、外CA活性得以实现。在不同光照、温度和营养盐水平下,小新月菱形藻光合作用主要通过改变吸收的光能和电子传递间的能量流动,以适应环境条件的变化。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词
  • 第一章 文献综述
  • 第一节 微藻碳酸酐酶的基本特性
  • 1. 微藻碳酸酐酶的种类
  • 2. 微藻碳酸酐酶的定位
  • 3. CA的生理作用
  • 第二节 微藻CAs的环境调控及其性质
  • 1. 光照
  • 2. 温度
  • 3. 氮、磷
  • 4. pH
  • 5. 金属元素
  • 2 浓度'>6. CO2浓度
  • 第三节 微藻的光合无机碳利用
  • 1. 藻类无机碳利用的研究方法
  • 2. 微藻对无机碳的利用
  • 第四节 叶绿素a荧光技术在微藻光合作用研究中的应用
  • 1. 叶绿素荧光的产生
  • 2. 快速叶绿素荧光诱导动力学
  • 3. 叶绿素荧光分析技术在环境因子对微藻光合作用影响方面的应用
  • 第五节 研究进展及本研究意义
  • 第二章 小新月菱形藻的无机碳利用机制
  • 第一节 材料
  • 1. 小新月菱形藻的生物学特性
  • 2. 小新月菱形藻培养
  • 第二节 方法
  • 1. CA活性测定
  • 2. pH补偿点测定（pH-drift）
  • 3. 光合放氧对无机碳浓度的响应（P-C曲线）
  • 4. AZ、EZ、DIDS对光合放氧速率的影响
  • 5. 数据处理方法
  • 第三节 结果
  • 1. 碳酸酐酶活性
  • 2. pH补偿点
  • 2理论供应速率'>3. 实际光合放氧速率与 CO2理论供应速率
  • 4. P-C曲线
  • 5. AZ、EZ和DIDS对光合放氧的影响
  • 第四节 讨论
  • 第五节 小结
  • 第三章 不同无机氮、磷浓度对小新月菱形藻碳酸酐酶活性和光合作用的影响
  • 第一节 材料
  • 第二节 方法
  • 1. 生长的测定
  • 2. 碳酸酐酶活性测定方法
  • 3. 叶绿素a荧光参数的测定
  • 4. 叶绿素a含量的测定
  • 5. 光合放氧对无机碳浓度的响应
  • 6. 数据分析
  • 第三节 结果
  • 1. 不同无机氮浓度对小新月菱形藻生长的影响
  • 2. 不同无机氮浓度对小新月菱形藻CA活性的影响
  • 3. 不同无机氮浓度对小新月菱形藻叶绿素 a 荧光参数的影响
  • 4. 不同无机氮浓度培养的小新月菱形藻的 P-C 曲线
  • 5. 不同无机磷浓度对小新月菱形藻生长的影响
  • 6. 不同无机磷浓度对小新月菱形藻CA活性的影响
  • 7. 不同无机磷浓度对小新月菱形藻叶绿素a荧光参数的影响
  • 8. 不同无机磷浓度对小新月菱形藻P-C曲线的影响
  • 第四节 讨论
  • 第五节 小结
  • 第四章 温度和光照对小新月菱形藻碳酸酐酶活性和光合作用的影响
  • 第一节 材料
  • 1. 温度控制实验
  • 2. 光强控制实验
  • 第二节 方法
  • 1. 生长的测定
  • 2. 碳酸酐酶活性测定方法
  • 3. 叶绿素a荧光参数的测定
  • 4. 叶绿素a含量的测定
  • 5. 光合放氧对无机碳浓度的响应
  • 6. 数据分析
  • 第三节 结果
  • 1. 温度对小新月菱形藻生长的影响
  • 2. 温度对小新月菱形藻 CA 活性的影响
  • 3. 温度对小新月菱形藻叶绿素 a 荧光参数的影响
  • 4. 温度对小新月菱形藻 P-C 曲线的影响
  • 5. 光强对小新月菱形藻生长的影响
  • 6. 光强对小新月菱形藻 CA 活性的影响
  • 7. 光强对小新月菱形藻叶绿素 a 荧光参数的影响
  • 8. 光强对小新月菱形藻 P-C 曲线的影响
  • 第四节 讨论
  • 第五节 小结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 论文发表情况

    • 相关论文文献

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