紅毛菜科海藻應對逆境脅迫的光合和抗氧化生理響應.pdf

1、我國的大型海藻養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量和規(guī)模在世界上名列前茅，養(yǎng)殖海藻種類豐富，包括海帶（Saccharina Japonica）、條斑紫菜（Pyropiayezoensis）、壇紫菜（Pyropia haitanensis）、江蘺（Gracilaria spp）、裙帶菜（Undaria pinnatifida）、馬尾藻類（Sargassum）、紅毛菜（Bangia）等。由于紫菜、紅毛菜等生長在潮間帶，隨著潮水漲落，經(jīng)常面臨周期性環(huán)境脅迫，包括溫度、

2、光照、鹽度、失水等。本研究以條斑紫菜和紅毛菜為實驗材料，通過測定在脅迫條件下藻體的生理生化指標，以探究在脅迫條件下其抗氧化生理響應特征，為了解海藻的抗逆機制奠定基礎。實驗結果表明：
　　在對野生條斑紫菜進行干出脅迫后，隨著失水程度的增大，PSII原初光能轉化效率（Fv/Fm）顯著降低，在失水率60％左右時降至最低值，但復水1 h后可恢復正常值。葉綠素a（Chl a）、類胡蘿卜素（Car）和可溶性蛋白（SP）含量逐漸降低，藻紅蛋白（

3、R-PE）和藻藍蛋白（R-PC）含量先下降后上升。藻膽蛋白（R-PE+R-PC）：SP比值的變化趨勢與藻膽蛋白類似，但在失水率40%時上升至對照水平，失水80%時顯著高于對照值。丙二醛（MDA）含量在失水率≤30%時沒有顯著變化，失水率≥40%時顯著上升，但失水率40%～80%藻體間沒有顯著差異。在失水率≤20%時，超氧化物歧化酶（ SOD）和過氧化氫酶（CAT）的活性沒有顯著變化，過氧化物酶（POD）活性顯著上升；失水率超過30%，三

4、種酶的活力顯著下降，低于對照，但失水率50%～80%組間沒有顯著差異。根據(jù)以上結果，我們推測：失水早期，抗氧化酶 SOD、CAT尤其POD起著關鍵的清除自由基作用，因此 MDA含量沒有明顯變化；隨著失水程度增加，藻膽蛋白的抗逆作用逐漸顯現(xiàn)，為藻體在復水后快速恢復光合作用提供保障。
　　對采用插桿式養(yǎng)殖和全浮流式兩種養(yǎng)殖的黃優(yōu)1號藻體進行干出比較研究發(fā)現(xiàn)：采用插桿式養(yǎng)殖的藻體能夠耐受70%的失水，而采用全浮流式養(yǎng)殖的藻體僅能耐受40

5、%～50%的失水。并且隨著干出程度的增加，其 Fv/Fm均呈現(xiàn)顯著性下降的趨勢。采用插桿式養(yǎng)殖的藻體其色素含量高于全浮流式養(yǎng)殖的藻體。Chla和 Car含量在失水20%時，均出現(xiàn)顯著性下降，失水率從20%～50%，無顯著性差異，當失水率達到60%時，其含量顯著性下降。插桿式養(yǎng)殖的藻體失水率為20%時，其R-PE、R-PC以及SPs含量顯著性下降，采用全浮流式養(yǎng)殖的藻體該類物質的含量在0%～50%時均保持較穩(wěn)定水平。藻膽蛋白（R-PE+R

6、-PC）：SP比值均出現(xiàn)上升趨勢。插桿式藻體中的SOD、CAT、POD活力在失水率為60%～70%時顯著性升高，而全浮流式藻體該類酶活力在失水率為40%～50%時顯著性升高。結果表明，藻體在干出過程中，藻膽蛋白以及抗氧化系統(tǒng)中的POD、SOD、CAT發(fā)揮了重要作用，且從其活力發(fā)生顯著性變化的臨界點可以判斷，插桿式養(yǎng)殖的藻體在耐失水性方面要優(yōu)于采用全浮流式養(yǎng)殖的藻體。
　　用不同比例淡水稀釋的海水培養(yǎng)基（75%海水、50%海水、25

7、%海水、0%海水）對紅毛菜進行培養(yǎng)，期間對 Fv/Fm、超氧陰離子（O2-）、過氧化氫（H2O2）、MDA、總抗氧化能力（T-AOC）、POD、SOD、CAT、谷胱甘肽還原酶（GR）等指標進行測定，結果發(fā)現(xiàn)：隨著處理時間的延長，當海水含量為75%時，藻體Fv/Fm值總體呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。當海水含量為50%時，將藻體置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)1h，其Fv/Fm值與對照組相比顯著降低（P＜0.05），培養(yǎng)至2d時，藻體Fv/Fm顯著性下降（P＜0.

8、05），培養(yǎng)時間從第2d至第8d，藻體Fv/Fm無顯著性差異。當培養(yǎng)液為25%海水時，將藻體置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)1h，其Fv/Fm值與對照組相比顯著降低（P＜0.05），培養(yǎng)至第2d時，顯著性下降（P＜0.05），培養(yǎng)至第6d時，F(xiàn)v/Fm又出現(xiàn)顯著性下降（P＜0.05）。置于0%海水中的藻體當培養(yǎng)1h時，與對照組相比，藻體 Fv/Fm值出現(xiàn)顯著性降低（P＜0.05），培養(yǎng)至12h時，該值顯著性升高(P＜0.05)，隨后呈現(xiàn)顯著性下降（P＜

9、0.05）。各個處理組中的藻體隨著培養(yǎng)時間的延長，25%海水處理組 O2-含量出現(xiàn)顯著性下降，其余三組藻體 O2-含量變化差異不大。H2O2含量顯著性上升均出現(xiàn)在培養(yǎng)第3d與第7d時。25%海水、0%海水以及50%海水處理組的MDA含量均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，而75%海水處理組中的紅毛菜MDA含量在培養(yǎng)至第4d時出現(xiàn)顯著性下降（P＜0.05），但從第4d至第7d，其含量呈現(xiàn)顯著性上升，但始終低于對照組。75%海水、50%海水以及25%海水

10、處理組的T-AOC活力在脅迫過程中雖出現(xiàn)幾次波動，但始終低于對照組，而0%處理組的T-AOC活力在培養(yǎng)至第5d時出現(xiàn)峰值，隨后顯著性下降。0%海水中的紅毛菜POD活力逐漸上升；SOD在培養(yǎng)第4d和第7d時出現(xiàn)活力高峰；CAT活力在整個過程中雖然出現(xiàn)過幾次波動，但始終低于對照水平；GR在培養(yǎng)至第3h、1d、5d時出現(xiàn)活力高峰。25%海水中POD活力在3h、3d、6d時出現(xiàn)峰值；SOD在培養(yǎng)至第第3h、2d、6d時出現(xiàn)活力高峰；CAT出現(xiàn)過

11、幾次波動，但總體低于對照水平；GR在培養(yǎng)至第1d和第7d時出現(xiàn)峰值。50%海水中紅毛菜POD活力在培養(yǎng)3h、1d、5d時出現(xiàn)峰值；SOD活力在培養(yǎng)至第5d時出現(xiàn)峰值，隨后逐漸下降；CAT在培養(yǎng)至第5d時出現(xiàn)活力高峰，隨后顯著性降低；GR分別在第3h、5d、6d時出現(xiàn)活力高峰，第7d時顯著低于對照。75%海水淡水中紅毛菜POD活力在4d時出現(xiàn)峰值；SOD活力無顯著性升高；CAT活力在整個脅迫過程中出現(xiàn)過幾次波動，但均低于對照水平；GR在第