碳代謝干擾物乙醛酸對微藻生理生態(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藻光合合成的物質,它能激發(fā)碳代謝,改變細胞的碳通量。為了更直接地了解非平衡碳氮代謝對微藻的影響,本實驗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,結果顯示乙醛酸對這3種微藻的生長、多聚糖、表型、光合作用特性及抗氧化系統(tǒng)產生了一定的影響,具體結果如下。
　　 1、乙醛酸對細胞密度的影響
　　 高濃度乙醛酸(1.25 mM)處理的銅綠微囊藻細胞密度隨著時間的變化

2、呈顯著下降趨勢,低濃度(0.25,0.5 mM)使藻細胞生長出現延滯;在乙醛酸對小球藻的實驗中,低濃度(0.25,0.5 mM)處理組蛋白核小球藻細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胞數量與對照組相比下降明顯;低濃度的乙醛酸(0.25,0.5 mM)沒有對斜生柵藻的生長產生顯著影響,但0.85和1.25 mM乙醛酸抑制了藻的生長。實驗結束時,斜生柵藻的高濃度(0.85和1.25 mM)乙醛酸處理

3、組生長率明顯高于低濃度(0.25,0.5 mM)處理組,這表明低濃度處理組已經達到了生長的平臺期,而高濃度處理組在度過乙醛酸對生長的抑制期后開始逐漸復蘇。實驗結果表明,盡管乙醛酸是一種能夠促進高等植物和一些藍藻光合合成的物質,但如果一定濃度的乙醛酸對微藻產生了脅迫作用且超過微藻自身調節(jié)能力,會抑制其生長。
　　 2、乙醛酸對多聚糖含量的影響
　　 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,與對照相比,不同濃度的乙醛酸總多糖含量顯著升高,5天的數據顯示乙醛酸和時間對固著多糖和總多糖產生明顯的交互作用;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照組,約是對照組的3倍。而固著多糖的含量也顯著高于對照組,約是對照的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濃度乙醛酸的作用下,于實驗的第9天,與對照相比均顯

5、著升高。整個9天的數據顯示,乙醛酸和時間對斜生柵藻的固著多聚糖和總多聚糖產生了明顯的交互作用。
　　 3、乙醛酸對細胞表型的影響
　　 在乙醛酸處理銅綠微囊藻的實驗中,每個體所含細胞數明顯高于對照組;蛋白核小球藻的不同濃度乙醛酸處理組中均有群體出現,對照組沒有出現細胞聚集現象。1.25 mM乙醛酸處理的小球藻從實驗第3天到實驗結束,單細胞比例逐漸減少,群體的比例從0％增加到25.2％,每個體細胞數顯著高于對照組:乙醛酸處

6、理斜生柵藻的實驗中,對照組大多以單細胞形態(tài)存在,而處理組中4細胞個體的比例迅速上升,并在3天后上升到40％-60％,每個體細胞含量也顯著升高。目前的研究顯示,群體出現的同時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微藻細胞群體的形成有顯著影響。
　　 4、乙醛酸對PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)和PSⅡ有效光量子產量(Φ9SⅡ)的影響
　　 在乙醛酸的影響下,銅綠微囊藻的Fv/Fm及ΦPSⅡ

7、隨時間逐漸下降,且各處理組之間有顯著差異,與對照相比,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隨著時間的延長,均隨濃度的升高而降低,與對照相比,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,處理組與對照組之間差異明顯。在實驗的第5天,高濃度乙醛酸處理組(0.85,1.25 mM)的Fv/Fm與ΦPSⅡ值均出現回升的趨勢,并在實驗結束時超過對照組。
　　 5、乙醛酸對抗氧化系統(tǒng)物質的影響
　　 從測定的各項生理指標來看,乙醛酸處理組銅綠微囊藻的抗氧化系統(tǒng)物質(即超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT活性,谷胱甘肽GSH含量)隨著時間和乙醛酸濃度改變呈現波動性交化,抗氧化系統(tǒng)物質對銅綠

9、微囊藻抵御乙醛酸造成的氧化壓力起著重要的作用,但這種防御會隨著時間的延長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含量在實驗的第5天顯著低于對照,這可能與乙醛酸對它的抑制作用有關。蛋白核小球藻在乙醛酸的影響下,抗氧化系統(tǒng)物質隨著乙醛酸濃度升高和時間的延長而增加,1.25 mM乙醛酸處理組的SOD和CAT活性顯著高于對照。
　　 總的來說,高濃度的乙醛酸會嚴重抑制了銅綠微囊藻、蛋白核小球藻的生長,斜生柵藻的

10、生長在實驗的早期也會被高濃度乙醛酸抑制,但實驗后期逐漸開始復蘇。這表明斜生柵藻對乙醛酸的耐受率高于其他兩種藻。在細胞形態(tài)的變化方面來看,除了銅綠微囊藻沒有出現明顯的群體,蛋白核小球藻和斜生柵藻的乙醛酸處理組均出現不同程度的藻細胞聚集。經乙醛酸處理,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照組。葉綠素熒光參數顯示,乙醛酸對3種微藻的PSⅡ光反應中心產生了脅迫,導致其Fv/Fm及ΦPSⅡ隨時間延長及

11、藥物濃度的升高表現出越來越明顯的抑制作用,其中高濃度乙醛酸(1.25 mM)對銅綠微囊藻的脅迫作用比對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值在實驗的后期,均出現回升的趨勢,并在實驗結束時超過對照組。SOD、CAT及GSH含量的變化反映出了微藻細胞中超氧負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)物質在實驗的最后均呈現下降的趨勢,細胞內的超氧負離子的積累超過