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文檔簡(jiǎn)介
1、本論文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、船基圍隔實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)手段,以臺(tái)灣海峽南部海區(qū)上升流期間浮游植物優(yōu)勢(shì)種—冰河擬星桿藻為模式種,運(yùn)用酶學(xué)、生理學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等方法和技術(shù),從營(yíng)養(yǎng)需求、氮營(yíng)養(yǎng)鹽吸收動(dòng)力學(xué)、同化酶活性和酶動(dòng)力學(xué)以及蛋白質(zhì)組學(xué)等角度,研究了冰河擬星桿藻氮營(yíng)養(yǎng)生理及其對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽變動(dòng)的響應(yīng)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),從分子水平上探討了臺(tái)灣海峽南部近岸上升流區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)種水華形成機(jī)制及其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氮營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)充的響應(yīng)機(jī)理。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
2、1、在比較研究三種谷氨酰胺合成酶(GS)提取方法的基礎(chǔ)上,優(yōu)化了浮游植物GS的提取方法。結(jié)果表明,高速離心法(HC,<10,000g)最適合硅藻和硅藻占優(yōu)勢(shì)的樣品中GS的提取,而超濾離心法(UF)則比較適合甲藻和甲藻占優(yōu)勢(shì)的樣品中GS的提取。比較高速離心法不同離心力和離心時(shí)間的結(jié)果表明,當(dāng)離心力為10,000g,離心時(shí)間為35min時(shí),GS的提取效果最佳,GS的活性(GSA)最高。該方法克服了船上離心機(jī)離心法的限制,為開展海上GSA研究
3、提供了有效的方法; 2、2005和2006年臺(tái)灣海峽南部上升流區(qū)的大面調(diào)查、上升流追蹤、船基圍隔培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該海區(qū)在非上升流期間,存在氮、磷兩種營(yíng)養(yǎng)鹽限制的現(xiàn)象,氮限制較磷限制更為嚴(yán)重。2005年夏季,上升流區(qū)存在強(qiáng)的間歇性脈沖式上升流,上升流期間,氮營(yíng)養(yǎng)鹽的補(bǔ)充是冰河擬星桿藻等硅藻成為優(yōu)勢(shì)種的主要因素; 3、現(xiàn)場(chǎng)樣品中參與氮同化的兩種關(guān)鍵酶—硝酸還原酶(NR)和GS的活性結(jié)果表明,NR活性(NRA)
4、和GSA受到環(huán)境中氮營(yíng)養(yǎng)鹽濃度、光周期、Chl-α濃度等多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)因素的影響。NRA與硝酸鹽的補(bǔ)充存在時(shí)間上的短期滯后,當(dāng)環(huán)境中硝酸鹽濃度相對(duì)穩(wěn)定時(shí),其活性與硝酸鹽濃度呈正相關(guān), GSA與環(huán)境中氨氮濃度呈正相關(guān),浮游植物吸收硝酸鹽后,GSA的表達(dá)滯后于NRA,上升流發(fā)生過程中二者呈負(fù)相關(guān); 4、對(duì)上升流區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)種—冰河擬星桿藻的氮營(yíng)養(yǎng)生理的研究表明,同一濃度硝酸鹽和氨氮培養(yǎng)條件下,冰河擬星桿藻的生長(zhǎng)速率和最大細(xì)胞密度相差不大
5、,但同一濃度尿素條件下,冰河擬星桿藻的生長(zhǎng)速率和最大細(xì)胞密度則為硝酸鹽和氨氮條件下的兩倍;其生長(zhǎng)不僅與現(xiàn)場(chǎng)營(yíng)養(yǎng)鹽的絕對(duì)濃度有關(guān),還受到環(huán)境中N/P比值的影響,當(dāng)N/P比值為20時(shí),最適合細(xì)胞生長(zhǎng),相對(duì)于其它藻種,冰河擬星桿藻生長(zhǎng)對(duì)氮的需求高于對(duì)磷的需求;冰河擬星桿藻不具備儲(chǔ)存無機(jī)氮的能力;對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)鹽的利用采用生長(zhǎng)策略兼具高親合力的特點(diǎn),當(dāng)?shù)獱I(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)充時(shí)細(xì)胞迅速吸收營(yíng)養(yǎng)鹽并用于生長(zhǎng)分裂,營(yíng)養(yǎng)鹽耗盡后細(xì)胞迅速衰亡; 5、兩種硅藻:冰
6、河擬星桿藻和威氏海鏈藻(Thalassiosira weissflogii Fryxell&Hasle,1977)氮營(yíng)養(yǎng)生理的比較研究表明,兩種藻類都可利用硝酸鹽、氨氮和尿素作為氮源,氮營(yíng)養(yǎng)鹽濃度相同時(shí),冰河擬星桿藻具有更高的生長(zhǎng)速率和最大細(xì)胞密度;冰河擬星桿藻對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)鹽親合力遠(yuǎn)高于威氏海鏈藻,貧營(yíng)養(yǎng)鹽條件下更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);酶活性和酶動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明,兩種藻類的NR和GS的組成有所不同,同樣氮營(yíng)養(yǎng)鹽條件下,冰河擬星桿藻氮同化酶最大活性低
7、于威氏海鏈藻,但酶對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的響應(yīng)更為迅速,上述營(yíng)養(yǎng)特性使得貧氮條件下的冰河擬星桿藻在得到營(yíng)養(yǎng)鹽補(bǔ)充時(shí),可迅速分裂生長(zhǎng)成為海區(qū)優(yōu)勢(shì)藻種; 6、生長(zhǎng)速率和細(xì)胞密度的月變化初步表明,冰河擬星桿藻細(xì)胞內(nèi)可能存在調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)的內(nèi)節(jié)律,最大生長(zhǎng)速率和最高細(xì)胞密度出現(xiàn)在6、7月份,這與臺(tái)灣海峽南部上升流區(qū)冰河擬星桿藻水華出現(xiàn)時(shí)間一致,而威氏海鏈藻則不存在該節(jié)律變化。這種生長(zhǎng)節(jié)律可能與藻類長(zhǎng)期適應(yīng)上升流區(qū)水團(tuán)的周期性變動(dòng)有關(guān),與營(yíng)養(yǎng)鹽等環(huán)境因子
8、共同作用控制著冰河擬星桿藻周期性水華的形成; 7、蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果表明,冰河擬星桿藻在不同生長(zhǎng)期和不同營(yíng)養(yǎng)鹽條件下的蛋白表達(dá)存在明顯差異:在指數(shù)生長(zhǎng)期,一些蛋白,如Ag1,Ag2,Ag3,Ag4,Ag8的表達(dá)明顯要高于其它細(xì)胞生長(zhǎng)期,而一些蛋白在生長(zhǎng)平穩(wěn)期和衰亡期表達(dá)較為明顯,如Phosphoenolpyruvate carboxykinase(ATP),這些蛋白的變化反映了不同生長(zhǎng)期細(xì)胞的代謝狀況,控制著細(xì)胞的生長(zhǎng)進(jìn)程;在貧
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