光合作用抑制剂DCMU对三角褐指藻岩藻黄素含量和叶绿素荧光特征及关键基因表达的影响

为了阐明岩藻黄素生物合成与光合作用之间的关系,研究不同浓度光合作用抑制剂二氯苯基二甲脲(DCMU)对三角褐指藻细胞密度、岩藻黄素含量、叶绿素含量、叶绿素荧光特征和相关关键基因表达的影响。结果表明,不同浓度DCMU均抑制细胞生长,使三角褐指藻内岩藻黄素含量降低,叶绿素含量增加;当DCMU浓度为1 mg·L^-1时,三角褐指藻内岩藻黄素含量最少,较CK减少了26.98%,而叶绿素含量最高(3.16 mg·g^-1)。随着DCMU浓度的增加,电子传递的抑制作用增强,实际光化学量子效率[Y(Ⅱ)]、 rETR、相对电子传递速率(NPQ)、光化学淬灭系数(qP)和快速光曲线初始斜率(α)均明显降低,DCMU为1 mg·L^-1时出现电子完全阻断的现象。定量PCR分析结果表明,岩藻黄素合成通路关键基因pds、lcyb的表达水平与岩藻黄素含量变化趋势一致。相关性分析表明,岩藻黄素含量与Y(Ⅱ)、qP和α之间存在显著正相关(P<0.05),说明三角褐指藻岩藻黄素的生物合成不仅与岩藻黄素合成关键基因的表达有关,还与光合作用有关。本研究为进一步探明三角褐指藻岩藻黄素合成的生理生化和分子机理提供了参考。

不同光质条件下三角褐指藻光合生理指标与岩藻黄素含量的相关性分析

为研究三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)光合作用生理指标与岩藻黄素含量之间的相关性,采用不同的发光二极管单色光质对三角褐指藻进行处理,测定岩藻黄素含量、光合作用相关生理参数和相关基因表达,并研究测定指标之间的相关性。研究结果表明:紫光可极显著地提高三角褐指藻岩藻黄素和叶绿素a的含量(P<0.01)。光合生理指标结果表明,红光可极显著地促进三角褐指藻藻细胞的Y(II)、rETRmax和α值(P<0.01),黄光处理后的三角褐指藻藻细胞的NPQ值最低,比对照组降低了63.45%(P<0.01)。RT-qPCR分析结果表明:蓝光更利于光合作用碳反应相关基因rbcL的表达;红光、蓝光、绿光和紫光可极显著地促进捕光天线合成基因fcpB的表达(P<0.01),其中红光促进fcpB基因表达的能力最强,比对照处理组提高了5.4倍。Pearson相关性分析表明:三角褐指藻岩藻黄素含量与rETRmax、fcpB基因表达呈显著正相关,与rbcL基因的表达呈极显著负相关,说明三角褐指藻可通过不同波长的光调控rETRmax参数及fcpB基因表达来提高光合作用效率,进而促进岩藻黄素的合成与积累。