碳代謝干擾物乙醛酸對(duì)微藻生理生態(tài)特性的影響.pdf

1、乙醛酸是一種能夠增加高等植物和一些藍(lán)藻光合合成的物質(zhì),它能激發(fā)碳代謝,改變細(xì)胞的碳通量。為了更直接地了解非平衡碳氮代謝對(duì)微藻的影響,本實(shí)驗(yàn)采用添加了適量乙醛酸的培養(yǎng)基分別培養(yǎng)銅綠微囊藻、蛋白核小球藻及斜生柵藻,結(jié)果顯示乙醛酸對(duì)這3種微藻的生長(zhǎng)、多聚糖、表型、光合作用特性及抗氧化系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響,具體結(jié)果如下。
　　 1、乙醛酸對(duì)細(xì)胞密度的影響
　　 高濃度乙醛酸(1.25 mM)處理的銅綠微囊藻細(xì)胞密度隨著時(shí)間的變化

2、呈顯著下降趨勢(shì),低濃度(0.25,0.5 mM)使藻細(xì)胞生長(zhǎng)出現(xiàn)延滯;在乙醛酸對(duì)小球藻的實(shí)驗(yàn)中,低濃度(0.25,0.5 mM)處理組蛋白核小球藻細(xì)胞密度并沒有顯著影響,但高濃度乙醛酸(1.25 mM)處理組的蛋白核小球藻細(xì)胞數(shù)量與對(duì)照組相比下降明顯;低濃度的乙醛酸(0.25,0.5 mM)沒有對(duì)斜生柵藻的生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響,但0.85和1.25 mM乙醛酸抑制了藻的生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),斜生柵藻的高濃度(0.85和1.25 mM)乙醛酸處理

3、組生長(zhǎng)率明顯高于低濃度(0.25,0.5 mM)處理組,這表明低濃度處理組已經(jīng)達(dá)到了生長(zhǎng)的平臺(tái)期,而高濃度處理組在度過(guò)乙醛酸對(duì)生長(zhǎng)的抑制期后開始逐漸復(fù)蘇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,盡管乙醛酸是一種能夠促進(jìn)高等植物和一些藍(lán)藻光合合成的物質(zhì),但如果一定濃度的乙醛酸對(duì)微藻產(chǎn)生了脅迫作用且超過(guò)微藻自身調(diào)節(jié)能力,會(huì)抑制其生長(zhǎng)。
　　 2、乙醛酸對(duì)多聚糖含量的影響
　　 在乙醛酸的影響下,銅綠微囊藻的固著多聚糖和總多聚糖含量隨著乙醛酸濃度的增加

4、而升高,與對(duì)照相比,不同濃度的乙醛酸總多糖含量顯著升高,5天的數(shù)據(jù)顯示乙醛酸和時(shí)間對(duì)固著多糖和總多糖產(chǎn)生明顯的交互作用;高濃度乙醛酸處理組的蛋白核小球藻胞外多聚糖含量顯著高于對(duì)照組,約是對(duì)照組的3倍。而固著多糖的含量也顯著高于對(duì)照組,約是對(duì)照的2倍。0.5 mM和1.25 mM乙醛酸處理組的蛋白核小球藻總多聚糖含量均顯著高于對(duì)照組。斜生柵藻的胞外游離多聚糖、固著多聚糖及總多聚糖含量在各個(gè)濃度乙醛酸的作用下,于實(shí)驗(yàn)的第9天,與對(duì)照相比均顯

5、著升高。整個(gè)9天的數(shù)據(jù)顯示,乙醛酸和時(shí)間對(duì)斜生柵藻的固著多聚糖和總多聚糖產(chǎn)生了明顯的交互作用。
　　 3、乙醛酸對(duì)細(xì)胞表型的影響
　　 在乙醛酸處理銅綠微囊藻的實(shí)驗(yàn)中,每個(gè)體所含細(xì)胞數(shù)明顯高于對(duì)照組;蛋白核小球藻的不同濃度乙醛酸處理組中均有群體出現(xiàn),對(duì)照組沒有出現(xiàn)細(xì)胞聚集現(xiàn)象。1.25 mM乙醛酸處理的小球藻從實(shí)驗(yàn)第3天到實(shí)驗(yàn)結(jié)束,單細(xì)胞比例逐漸減少,群體的比例從0％增加到25.2％,每個(gè)體細(xì)胞數(shù)顯著高于對(duì)照組:乙醛酸處

6、理斜生柵藻的實(shí)驗(yàn)中,對(duì)照組大多以單細(xì)胞形態(tài)存在,而處理組中4細(xì)胞個(gè)體的比例迅速上升,并在3天后上升到40％-60％,每個(gè)體細(xì)胞含量也顯著升高。目前的研究顯示,群體出現(xiàn)的同時(shí)胞外多聚糖含量也有所增加,這表明在乙醛酸作用下,胞外多聚糖含量的增加對(duì)微藻細(xì)胞群體的形成有顯著影響。
　　 4、乙醛酸對(duì)PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和PSⅡ有效光量子產(chǎn)量(Φ9SⅡ)的影響
　　 在乙醛酸的影響下,銅綠微囊藻的Fv/Fm及ΦPSⅡ

7、隨時(shí)間逐漸下降,且各處理組之間有顯著差異,與對(duì)照相比,0.5和1.25 mM濃度乙醛酸使銅綠微囊藻的Fv/Fm及ΦPSⅡ顯著下降;在乙醛酸的作用下蛋白核小球藻的Fv/Fm及ΦPSⅡ隨著時(shí)間的延長(zhǎng),均隨濃度的升高而降低,與對(duì)照相比,在高濃度乙醛酸(1.25 mM)的影響下,小球藻的Fv/Fm及ΦPSⅡ顯著降低;斜生柵藻乙醛酸處理組的PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)大概在0.6左右,最高乙醛酸濃度(1.25 mM)處理組的(Fv/Fm)在

8、第3天顯著低于其他處理組,處理組與對(duì)照組之間差異明顯。在實(shí)驗(yàn)的第5天,高濃度乙醛酸處理組(0.85,1.25 mM)的Fv/Fm與ΦPSⅡ值均出現(xiàn)回升的趨勢(shì),并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)超過(guò)對(duì)照組。
　　 5、乙醛酸對(duì)抗氧化系統(tǒng)物質(zhì)的影響
　　 從測(cè)定的各項(xiàng)生理指標(biāo)來(lái)看,乙醛酸處理組銅綠微囊藻的抗氧化系統(tǒng)物質(zhì)(即超氧化物歧化酶SOD、過(guò)氧化氫酶CAT活性,谷胱甘肽GSH含量)隨著時(shí)間和乙醛酸濃度改變呈現(xiàn)波動(dòng)性交化,抗氧化系統(tǒng)物質(zhì)對(duì)銅綠

9、微囊藻抵御乙醛酸造成的氧化壓力起著重要的作用,但這種防御會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和藥物濃度的升高而耗盡。銅綠微囊藻的1.25 mM處理組中,GSH含量在實(shí)驗(yàn)的第5天顯著低于對(duì)照,這可能與乙醛酸對(duì)它的抑制作用有關(guān)。蛋白核小球藻在乙醛酸的影響下,抗氧化系統(tǒng)物質(zhì)隨著乙醛酸濃度升高和時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,1.25 mM乙醛酸處理組的SOD和CAT活性顯著高于對(duì)照。
　　 總的來(lái)說(shuō),高濃度的乙醛酸會(huì)嚴(yán)重抑制了銅綠微囊藻、蛋白核小球藻的生長(zhǎng),斜生柵藻的

10、生長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)的早期也會(huì)被高濃度乙醛酸抑制,但實(shí)驗(yàn)后期逐漸開始復(fù)蘇。這表明斜生柵藻對(duì)乙醛酸的耐受率高于其他兩種藻。在細(xì)胞形態(tài)的變化方面來(lái)看,除了銅綠微囊藻沒有出現(xiàn)明顯的群體,蛋白核小球藻和斜生柵藻的乙醛酸處理組均出現(xiàn)不同程度的藻細(xì)胞聚集。經(jīng)乙醛酸處理,銅綠微囊藻、蛋白核小球藻和斜生柵藻胞外游離多聚糖、固著多聚糖及總多聚糖含量均高于對(duì)照組。葉綠素?zé)晒鈪?shù)顯示,乙醛酸對(duì)3種微藻的PSⅡ光反應(yīng)中心產(chǎn)生了脅迫,導(dǎo)致其Fv/Fm及ΦPSⅡ隨時(shí)間延長(zhǎng)及

11、藥物濃度的升高表現(xiàn)出越來(lái)越明顯的抑制作用,其中高濃度乙醛酸(1.25 mM)對(duì)銅綠微囊藻的脅迫作用比對(duì)蛋白核小球藻的脅迫更加明顯。但斜生柵藻的高濃度處理組(0.85,1.25 mM)Fv/Fm與ΦPSⅡ值在實(shí)驗(yàn)的后期,均出現(xiàn)回升的趨勢(shì),并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)超過(guò)對(duì)照組。SOD、CAT及GSH含量的變化反映出了微藻細(xì)胞中超氧負(fù)離子的積累程度即微藻受到的脅迫程度。銅綠微囊藻的各抗氧化系統(tǒng)物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)的最后均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),細(xì)胞內(nèi)的超氧負(fù)離子的積累超過(guò)