题名 | 拟球状念珠藻(葛仙火)形态建成与发育及其生理学研究 |
作者 | 李敦海 |
学位类别 | 博士 |
答辩日期 | 2000 |
授予单位 | 中国科学院水生生物研究所 |
授予地点 | 中国科学院水生生物研究所 |
导师 | 刘永定 |
关键词 | 念珠藻 形态发育 细胞化学 藻殖段分化 信号转导 胁迫 叶绿素荧光 生理学 |
学位专业 | 水生生物学 |
中文摘要 | 本研究以拟球状念珠藻(Nostoc sphaeroides Ktitzing,俗称葛仙米)为材料,研究了念珠藻的形态建成、发育和生理学,其中着重研究了念珠藻的生活史、藻殖段分化和抗性生理学,并对不同发育时期的藻体的细胞化学和光合生理进行了比较。以藻殖段和丝状体为生活史的起点,观察了葛仙米的发育过程。在光合自养条件下,藻殖段和丝状体都经过失去伪空泡、形成胶鞘、分化出异形胞和细胞横裂形成非丝状体期群体等过程,最终形成具丝状体的群体。在异养条件下,藻殖段可发育至非丝状体期,但丝状体的发育却比较慢,甚至不能进行细胞分裂,发育最终仍停止在丝状体阶段。实验表明,异形胞的分化能够被氨态氮所抑制,而不能被硝态氮所阻止。若异形胞分化受阻,则最终导致葛仙米群体发育受阻。对细胞化学变化的定性研究发现,胞外蛋白质、负高电荷多糖、酸性多糖和硫化多糖的变化都与发育过程紧密相关。脂质和孢粉质只是胞外的少量成分。定量测定表明,藻体的总糖和还原性多糖的量均随发育过程而变化。藻体热水提取多糖中硫化多糖由于含量太低而无法定量测定,酸性多糖含量则在发育过程中出现一定的变化趋势。文中对多糖与发育的关系进行了讨论。从营养、光和信号转导三方面探讨了藻殖段分化与三者的关系。藻殖段分化与预培养时培养基的磷、钾元素和渗透效应并没有直接的关系,而分化与否则于藻体所处在的时期有关:对数生长期的藻体,无论其预培养的培养基如何,均有藻殖段的分化;而静止期的藻体,则不能诱导出藻殖段的产生。藻殖段的释放却与藻体的预培养有关,预培养时的不完全培养基则有利于藻殖段的释放。对藻殖段分化的光控制的研究发现,在白光、红光或绿光下,藻殖段分化率达到最大时的光强范围为 5-10 μmol.m~(-2).s~(-1)。白光对藻殖段的诱导作用最有效,达到100%;绿光次之,约有80%;红光效率最低,只有0-10%。黑暗条件下藻殖段不能分化,若有蔗糖和葡萄糖的存在,则藻殖段的分化率能够达到l00%。具有同等渗透势的NaCl则不能诱导藻殖段的分化,这说明藻殖段的分化是一个需能的过程,而非由外界的渗透势改变而引起。实验表明,红光与绿光在藻殖段分化过程中并非起到相反的作用的。另外藻殖段的分化亦有光合电子传递链氧化-还原态和蛋白质重新合成的参与。以钙调素抑制剂和钙离子螯合剂实验证明,葛仙米藻殖段的分化有钙调素和钙离子信号转导途径的参与。虽然NO可以大大降低藻殖段的分化率,但是NOS抑制剂NNA却可抑制藻殖段的分化;外源氧自由基的加入也抑制了藻殖段的分化,但清除了氧自由基也使得藻殖段分化完全受抑制。因此,作为某些高等动植物信号转导因子的NO和氧自由基,在葛仙米藻殖段分化中是否参与了信号转导,还有待进一步研究。从盐度、水分和温度几个方面研究了这些因子对葛仙米群体和(或)藻殖段的生理和生化方面的影响。葛仙米的叶绿素荧光、光系统活性和光合放氧均随盐度升高而降低,而呼吸作用的变化则不大。实验还表明,脯氨酸并非葛仙米的渗透调节剂。藻体的膜脂过氧化产物丙二醛则由于盐胁迫加重而上升,SOD的活性则呈现出“V”形变化。藻殖段对盐胁迫的忍耐力有限,在NaCl浓度高于0.4mol/L的BG-11_0培养基中,处理24h足可以是藻殖段的叶绿素荧光参数Fv/Fm降至为零。在失水过程中,群体和藻殖段以及藻殖段发育培养物的Fv/Fm变化趋势相似,都有一个下降-上升-下降的过程。干燥群体吸水后Fv/Fm的恢复对光和蛋白质的重新合成具有依赖性,且其恢复速率与贮藏时间有关。温度处理实验表明,低温有利于葛仙米的存活,较高温度下生长的继续可能是其逐渐失去生理活性的主要原因。通过测定光合放氧、叶绿素的室温和低温(77K)荧光以及直接测定PSI和PSII的活性发现,除了表观放氧速率外,群体的光合能力要高于藻殖段。这些差别的出现,一方面取决于两者的形态学差别,另一方面也因为营养丝体在分化为藻殖段的过程中,细胞的光合色素含量和比例发生了变化,同时,伪空泡的形成也影响了藻殖段的光合能力。群体和藻殖段在对不断上升的光强下PSII(Fv/Fm)活性的变化说明,藻殖段较强的耐受不良环境的能力,这是它作为繁殖单位所必须具备的特性之一。 |
语种 | 中文 |
公开日期 | 2010-11-16 |
页码 | 194 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12552] ![]() |
专题 | 水生生物研究所_中科院水生所知识产出(2009年前)_学位论文 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 李敦海. 拟球状念珠藻(葛仙火)形态建成与发育及其生理学研究[D]. 中国科学院水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所. 2000. |
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