条斑紫菜不同世代光适应机制研究

Porphyra yezoensis is a kind of primitive macroalgae, which has high economic value. As a seaweed grown in the intertidal zone, different phases of P. yezoensis (thallus is gametophyte phase, conchocelis is sporophyte phase) get much attention from scientists for their high environmental adaptation ability, and the light adaptation mechanism of Porphyra is also an important basic problem. Thallus of P. yezoensis live in the intertidal zone, while conchocelis enter the shells and grown in subtidal zone, the thallus have to confront with environment where light intensity changes greatly, so there is difference in light adaptation ability of thallus and conchocelis of P. yezoensis. So far, little has been done on the light adaption mechanism of different phases especially sporophyte phase of P. yezoensis..In this research, the thallus and conchocelis of P. yezoensis will be high light stress treated. During the treatment, oxygen evolution rate and light energy absorbtion and distribution character will be tested through oxygen eletrode and chlorophyll fluorescence technology; the change of reactive oxygen species, antioxidants and activity of antioxidant enzymes will be tested through spectroscopy technology; the change of important photosynthetic proteins in thylakoid membranes will be tested through protein electrophoresis technology. The aim of this program is to systematically study the mechanism of light adaptation in sporophyte and gametophyte phases of P. yezoensis in physiological and biochemical levels.

条斑紫菜（Porphyra yezoensis）是一类原始大型红藻，具有重要的经济价值。条斑紫菜作为潮间带海藻，因其不同生活世代（叶状体为配子体，丝状体为孢子体）对环境的高适应能力而得到研究者的关注，尤其光适应机制是紫菜研究中的重要基础问题。条斑紫菜叶状体生长在潮间带，丝状体钻入贝壳生长在潮下带，叶状体要面对光照强度变化更为激烈的环境条件，因此条斑紫菜不同世代对光照的适应能力存在差异，但迄今为止对不同世代尤其是丝状体世代光适应机制的研究较少。.本研究拟采用条斑紫菜叶状体和丝状体为材料，通过高光胁迫处理，利用光合放氧和叶绿素荧光技术，测定高光胁迫下条斑紫菜不同世代光合放氧速率和光能吸收、分配的变化特征；以光谱技术研究活性氧发生、抗氧化物及抗氧化酶活性的变化规律；利用蛋白质电泳技术对类囊体膜上光合作用相关重要蛋白的变化进行测定，进而从生理生化水平上系统研究条斑紫菜配子和孢子体世代光适应机制。

本项目研究按计划要求进行，主要研究结果与进展如下：.（1）通过设定光照、温度，对紫菜不同世代藻体叶绿素荧光参数、光合放氧等进行测定，结果表明，随光照强度的上升，紫菜丝状体和叶状体实际量子效率（∆F/Fm´）、相对电子传递速率（rETR）、光合放氧等均逐步下降，而且丝状体样品下降幅度较叶状体更为明显；不同生长时期紫菜叶状体光合生理存在差异，三月份采集紫菜∆F/Fm´、rETR、光合放氧速率、光合色素、PE/Chla比值等均明显高于一月份和二月份样品。.（2）随光照强度的上升，紫菜不同世代藻体藻胆蛋白（PE、PC、APC）含量均呈下降趋势，高光强处理组要显著低于其它光照处理组，叶状体在15℃下，各光照处理组Chla含量变化不明显，但在20℃下，随光照强度的上升Chla含量明显降低，而丝状体15℃下，光合色素含量随光照强度上升而下降，且下降幅度远大于20℃处理。.（3）设定的光照和温度条件下，紫菜丝状体SOD、CAT酶活性随光照强度的上升而提高，而在15℃和强光条件下，丝状体样品SOD酶活性有所下降；叶状体SOD、CAT酶活性在高光强处理下有所上升，其它处理组样品没有明显差异。.（4）不同培养条件下，紫菜样品光合作用关键蛋白含量发生变化。丝状体在15℃下，D1蛋白含量随光照强度上升而下降，20℃高光强处理组D1蛋白含量也明显低于其它光照组；叶状体除了20℃和高光强处理组藻体D1蛋白含量较低外，其它处理组变化不明显。紫菜叶状体光合放氧关键蛋白OEC33含量在给定的光照和温度条件下差异不明显；丝状体OEC33蛋白含量随光照强度的上升而有不同幅度的降低，其中15℃、高光强处理组藻体OEC33蛋白含量明显低于其它处理组。.紫菜不同世代光适应机制上存在相似之处，为适应环境高光照，通过减少对外界光能的吸收利用，提高抗氧化物及抗氧化酶活性，消除过多光能带来的活性氧物质积累，进而维持正常生长。但紫菜不同世代的光适应能力存在明显差别，丝状体世代对高光的适应能力要低于叶状体世代，在相对低的光强下提早发生抗氧化酶活性的变化，PSII关键组成蛋白含量平衡的打破。.标注项目资助已发表论文3篇，其中SCI收录2篇。.