盐度和无机碳对蛋白核小球藻生长、胞外碳酸酐酶活性及其基因表达的影响

为探讨小球藻中碳酸酐酶对环境调控的响应规律，提高小球藻对无机碳的利用和生物量，本文采用生化和荧光定量PCR方法研究了盐度和2种无机碳对蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）生长、胞外碳酸酐酶（CA）活性及3种亚型碳酸酐酶基因（ca）表达的影响。结果表明，15和30盐度培养藻生长较快，45盐度藻细胞密度降为15盐度的0.83倍；CA活性随着盐度增加而降低，45盐度长时间处理酶活性降低更为明显，而3种亚型ca基因表达量则随盐度升高而增加。2倍空气CO2浓度培养藻密度可达正常空气CO2浓度的1.23倍，但其CA活性较低，第8 天为正常空气CO2浓度的0.41倍，α-ca和γ-ca基因表达量比正常空气CO2浓度略有升高。在0~10 mmol/L HCO3-范围内蛋白核小球藻随HCO3-升高生长加快，CA活性在5 mmol/L HCO3-最高，而3种亚型ca基因表达量在1 mmol/L HCO3-处理组最高。可见，蛋白核小球藻生长比较适合中低盐度、2倍空气CO2浓度和高HCO3-浓度，其CA酶活性可被低盐、空气CO2浓度和5 mmol/L HCO3-所诱导，而ca基因表达在高盐、2倍空气CO2浓度和低HCO3-浓度条件下较高。  

两株蛋白核小球藻 rbcS cDNA 全序列的克隆和分析

以2株蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)F-9和820为实验材料,根据已知绿藻rbcS基因设计简并引物,分别克隆到2条245 bp的cDNA片段,以此片段为基础使用cDNA末端快速扩增(RACE)技术,获得了2条长度分别为861 bp和907 bp的rbcS基因.序列分析表明,蛋白核小球藻F-9和820的rbcS分别编码181和184个氨基酸,编码区具有与高等植物rbcS保守序列YYDGRYWTMWKLPMFG相类似的结构,起始密码子附近有Kozak保守序列(A/GXXATGG),3'非翻译区有加尾信号TGTAA.同源性分析结果表明,F-9与蛋白核小球藻(GenBank登录号BAE48226)的相似性最高(91%),而F-9与820、F-9和普通小球藻(C.vulgaris)的相似性分别为64%和50%.这2条rbcS基因与其他绿藻和高等植物也表现了广泛的同源性,但相似性不高.该研究旨在为rbcS基因的功能和表达研究奠定基础.  

共培养系统中4种微藻生态因子的研究

通过二次回归通用旋转组合设计安排实验，研究光强、温度和盐度对分离自对虾池塘水环境中的啮蚀隐藻、新月菱形藻、微绿球藻和蛋白核小球藻的增长率的影响。获得各微藻的最适生态因子及其影响度。啮蚀隐藻的最适生态因子为：光强5750～7944lX，温度21．3～28．3℃，盐度13．3～23．0；影响度依次为：盐度〉温度〉光强。新月菱形藻的最适生态因子为：光强5761～86971X，温度23．4～29．6℃，盐度11．9～25．7；影响度依次为：盐度〉光强〉温度。蛋白核小球藻的最适生态因子为：光强6754～8775iX，温度17．1～20．7℃，盐度19．6～26．4；影响度依次为：温度〉盐度〉光强。微绿球藻的最适生态因子为：光强7128～9012lX，温度18．7～26．7℃，盐度17．9～24．3；影响度为光强〉温度〉盐度。啮蚀隐藻和新月菱形藻的增长率受到以盐度为基础、以光强和温度为协同因子的显著影响。  

低温对两种单胞藻光合放氧和呼吸耗氧速率的影响

采用改良后的黑白瓶法测定了蛋白核小球藻和裸甲藻在低温下的光合放氧和呼吸耗氧速率。研究结果表明,低温条件下蛋白核小球藻和裸甲藻仍具有一定的光合放氧能力。在光照度为2100lx,温度为-1℃时,蛋白核小球藻和裸甲藻叶绿素a光合放氧速率分别为(30.78±2.18)μmol/(mg·h)和(11.92±0.97)μmol/(mg·h);呼吸耗氧速率分别为(2.30±1.49)μmol/(mg·h)和(2.34±0.85)μmol/(mg·h)。在-1～4℃,2种单胞藻的净光合放氧速率和呼吸耗氧速率随温度变化的曲线基本相似,均随温度升高呈指数增长,但其增长幅度随种类不同而有较大差异。  

低温条件下菲律宾蛤仔对蛋白核小球藻摄食率和同化率的研究

试验采用室内静水法,测定了低温条件下(5～10℃)的菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)(软体部分平均干重为0.91±0.06 g)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的摄食率(IR)和同化率(AE),其中蛋白核小球藻的浓度为(5.7±0.3)×104cells/mL。结果显示,菲律宾蛤仔对小球藻的摄食率和同化率均随温度的升高而增加,在试验温度范围内,各组之间菲律宾蛤仔的摄食率有显著性差异(P<0.05);同化率为42.95%～51.10%,差异不显著(P>0.05)。结果表明菲律宾蛤仔在低温下仍能生存。  

不同曝气比率对蛋白核小球藻生长的影响

通过室内控制试验，研究了不同曝气比率条件对蛋白核小球藻生长过程影响，构建了曝气比率与ODmax、μmax、Cmax三者的适配曲线.试验设置0、2％、10％、20％、30％、50％、70％7组曝气比率，在恒定光强和温度条件下采用BG-11培养基培养小球藻至生长稳定.结果显示，适宜的曝气能促进小球藻生长，其最适曝气比率为20％，而过大曝气会抑制小球藻生长.且曝气比率与ODmax、μmax、Cmax有较好的数学拟合关系.  

Fe3+浓度对淡水蛋白核小球藻Chlorella pyrenodiosa生长的影响

在500mL锥形瓶中加入培养基250mL,将氯化铁配制成Fe3+浓度为0μmol/L、3μmol/L、6μmol/L、9μmol/L、12μmol/L、15 μmol/L、18 μmol/L、24μmol/L、30μmol/L,和36μmol/L 10个梯度,然后在10000Lux光强和恒温28℃下连续培养16d,研究Fe3+浓度对淡水蛋白核小球藻Chlorella pyre nodiosa生长的影响.结果显示:不同浓度的Fe3+先是促进藻类生长,第14d时藻种吸光度最大,是起始浓度的80倍左右,15d后开始抑制藻的生长.这可能是引起藻类爆发、水体富营养化的原因之一.因此治理此类问题时,也要考虑铁离子对藻类生长的影响.  

蛋白核小球藻对碘的生物富集作用

通过向培养液中添加KIO3和KI,研究蛋白核小球藻对碘的生物富集作用。结果表明培养液中加入2种碘盐后,小球藻细胞对碘有明显的富集作用,添加KIO3的培养液中藻细胞的最高富集量可达藻体干重的67%,添加KI的培养液中藻细胞的最高富集量为藻体干重的18%,而且小球藻在富碘的过程中伴随有可溶性蛋白含量的升高。2种碘盐在低浓度时都能促进小球藻的生长,但蛋白核小球藻对KIO3的耐受度要远高于KI。对小球藻生物富碘机制进行了探讨。  

蛋白核小球藻psbA基因的克隆及其在自养和异养培养的表达变化

psbA基因是高等植物和藻类中介导光合电子传递D1蛋白的编码基因,该基因受光照等因素的调控。以单细胞绿藻蛋白核小球藻为材料,克隆了psbA全编码序列并用荧光定量PCR的方法研究了自养和异养藻psbA基因转录水平的变化,以揭示不同培养方式下psbA基因表达变化规律。结果克隆到2 595 bp psbA序列,包括676 bp的 5′-非翻译区和857 bp的3′非翻译区。该psbA基因开放阅读框编码353个氨基酸,A+T百分含量为58.0%,其成熟的D1蛋白加工方式与高等植物高粱相似。荧光定量结果表明,自养藻在光周期内psbA基因表达量先升高后下降,而异养藻psbA表达变化不明显。从自养转为异养2 h 时psbA表达量略有升高,4 h后下降至转化前的0.41倍并缓慢下降,而从异养转为自养psbA表达量增加,4 h时增加至1.69倍,4 h后趋于稳定。不同浓度光合抑制剂DCMU降低自养小球藻psbA转录活性至未添加组的40%~59%,而不同程度地促进了异养藻psbA的转录表达。