潮间带大型海藻光合作用对失水胁迫的响应

IOCAS-IR > 实验海洋生物学重点实验室

	潮间带大型海藻光合作用对失水胁迫的响应
	高山
学位类型	博士
导师	王广策
	2014-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	海洋生物学
关键词	潮间带大型海藻干出和渗透胁迫环式电子传递电子来源比较蛋白质组
其他摘要	潮间带是海洋环境与陆地环境之间的过渡地带，大部分带海藻经受极端的逆境因子如干出脱水和渗透等胁迫，所以系统研究潮间带海藻的抗逆机制对认识抗逆生物进化及其对环境的适应有重要的意义。潮间带海藻不仅物种多样（既有进化高等的绿藻，又有低等的红藻），而且生态分布不同（既有高潮带海藻，也有低潮带海藻）。潮间带海藻的抗逆性究竟是与其生态分布有关还是与其进化地位相关是目前潮间带海藻生物学研究的热点。本文将以进化地位不同的红藻，绿藻和褐藻为材料，以高潮带和低潮带海藻为对象，并以这些海藻的光合作用尤其是光合电子传递链作为切入点，比较研究潮间带海藻对低潮时失水胁迫的响应，阐明这些海藻对逆境胁迫的耐受机制。本文的研究内容主要包括以下两大方面：（1）高潮带海藻光合作用对失水胁迫的响应在失水过程中，高潮带进化低等的红藻--紫菜的环式电子传递活性显著增强，在极端干出条件下PSI仍处于运转状态，并且PSI对失水胁迫的耐受性明显强于PSII。复水时，在线性电子传递被抑制的条件下，环式电子传递仍然可以快速的恢复。结果表明，淀粉的降解可以为类囊体基质侧提供还原力，是复水时环式电子传递快速恢复的电子来源途径之一。另外，失水过程中PSII的运转在环式电子传递处于极端失水和快速复水过程中均起到重要作用。失水过程中线性电子传递的运转积累的还原力是环式电子传递快速恢复时的另一条电子来源途径。我们进一步以高潮带进化地位高等的绿藻为代表种--浒苔为研究对象，研究发现，虽然浒苔的是进化地位较高的高潮带的海藻，但其对失水胁迫的响应与高潮进化地位较低的紫菜的响应十分类似，PSI可在极端的失水胁迫条件下仍可以运转，其对失水胁迫的耐受性显著强于PSII，一旦复水，藻体的光合活性可以迅速恢复，表明浒苔可以耐受极端的失水胁迫。另外，不同含水状态下类囊体膜比较蛋白质组的结果表明，失水和复水状态下的类囊体膜的主要蛋白质的组成没有发生明显的变化。然而我们发现PsbS (PSII的一个亚基，仅存在于高等植物中)和LHCSR（light-harvesting complex stress-related，仅存在于莱茵衣藻中）两个光保护所必须的蛋白同时存在于浒苔中，并且二者的含量在干出过程中呈升高趋势。结果还表明，干出失水过程中D1，D2，CP43和LHCII的磷酸化水平显著增强。而且，在失水过程中类囊体膜蛋白形成了一个三元超分子复合体主要包括PSII，LHCII和PSI，并且在复水时该复合体消失。在失水过程中，类囊体膜蛋白在表达水平上没有发生显著变化，而是结构上发生了重排。（2）低潮带海藻光合作用对失水胁迫的响应与高潮带的海藻相比，低潮带的羊栖菜的光合作用对失水胁迫敏感，在失水过程中PSI和PSII活性均显著下降，并没有环式电子传递活性升高的趋势，然而其对低渗胁迫表现出明显的耐受性，而且在淡水处理过程中，PSII的光合活性显著增强，这些结果表明，低潮带的羊栖菜可以很好的适应低渗胁迫并且能够在此条件下正常生长。研究结果表明，潮间带海藻的光合作用对失水胁迫敏感；高潮带海藻不管进化低等的红藻还是高等的绿藻均表现出明显的抗逆性，而低潮带的海藻并没有明显的抗逆性。因此，我们认为潮间带海藻的抗逆性与其在潮间带的生态分布有着密切的关系，而与海藻的进化地位没有必然的联系。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/18063
专题	实验海洋生物学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	高山. 潮间带大型海藻光合作用对失水胁迫的响应[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.

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