链霉素驱动微藻叶绿素荧光动力学的响应研究

为了探究微藻对链霉素的敏感性,通过叶绿素荧光动力学(OJIP)分析蓝藻-拟柱孢藻(Raphidiopsis raciborskii)和绿藻-四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)对链霉素的响应.研究结果表明,链霉素对拟柱孢藻和四尾栅藻的反应中心耗散的能量(DI0/RC)、单位光面积吸收的能量(ABS/CS0)和单位反应中心吸收的能量(ABS/RC)均有显著的促进作用,对拟柱孢藻单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR0/RC)起抑制作用,且链霉素能够明显降低拟柱孢藻的光合驱动力.利用质量浓度为0.05~1.0 mg/L和1.0~20.0 mg/L的链霉素分别培养拟柱孢藻和四尾栅藻,其比生长率分别是对照组(0.00 mg/L)的0.74~0.25和1.19~0.51倍.拟柱孢藻丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性明显随链霉素质量浓度的升高而降低,过氧化氢酶活性随链霉素质量浓度的升高而增加.四尾栅藻的过氧化氢酶活性、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性对链霉素质量浓度响应敏感度低.因此,本研究认为蓝藻对链霉素的敏感性比绿藻显著,主要原因是拟柱孢藻和四尾栅藻的能量分布存在显著差异.

微囊藻CO_(2)-浓缩机制基因型的动态变化及其对CO_(2)的竞争效应

由于具有高效的CO_(2)-浓缩机制,蓝藻在低CO_(2)浓度条件下具有竞争优势。然而,随着大气中CO_(2)浓度急剧增加,蓝藻CO_(2)-浓缩机制如何响应的研究较少。因此,本文以常见水华蓝藻——微囊藻为研究对象,通过对滇池微囊藻水华动态及不同CO_(2)-浓缩机制基因型进行监测,探讨蓝藻CO_(2)-浓缩机制基因的微进化特征及其动态变化。同时,设置高(0.08%)、中(0.04%)、低(0.02%)CO_(2)浓度(V/V)进一步揭示微囊藻不同CO_(2)-浓缩机制基因微进化对CO_(2)的竞争效应。结果表明:滇池无机碳浓度在4个采样点存在空间差异性,均呈现先降低后升高的趋势,并以HCO3-为主要无机碳存在形式。调查期间,东大河、观音山、洛龙河和生态所4个采样点的微囊藻均以sbtA基因型占绝对优势,相对丰度远高于bicA基因型。在不同水华时期,bicA基因型和sbtA基因型呈现相反的变化趋势,即从水华前期到水华中期,sbtA基因型的相对丰度逐渐升高,而到水华后期,出现bicA基因型增多的现象。室内竞争实验同样表明高浓度CO_(2)培养环境下,bicA基因型具有明显竞争优势,随CO_(2)浓度的降低,呈现bicA基因型向sbtA基因型转变的趋势。这些结果表明水华中期无机碳浓度相对较低,能适应碳限制环境的sbtA基因型的微囊藻表现出竞争优势,而对CO_(2)浓度变化敏感的bicA基因型的微囊藻随无机碳浓度的升高逐渐增多;同时,在总碱度,pH和Chl.a影响下,微囊藻基因型在滇池不同微囊藻水华期呈现bicA→sbtA→bicA转变。这些结果说明微囊藻能通过调节不同CO_(2)-浓缩机制基因藻株响应水体无机碳浓度,保持种群竞争优势,并维持水华的形成。

基于高通量测序探讨大宁河不同水华期真核浮游生物群落组成

为探究不同水华时期对真核浮游生物群落组成的影响,对三峡库区大宁河支流水华中、后期进行采样,通过镜检法对浮游植物进行定性和定量分析,并利用Illumina MiSeq测序平台对真核浮游生物18S rRNA基因的V4可变区进行测序,结果表明:大宁河采样点水华中期(DNH1)优势蓝藻主要为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae),而水华末期(DNH2)以隶属硅藻门的直链藻属(Melosira)占优势.水华中期和末期真核浮游生物分别涵盖了9纲989种和9纲922种.水华中期绿藻纲所占比例最大,为34.88%,水华末期羽改硅藻纲所占比例最大,为31.42%.此外,与中期相比,水华末期硅藻纲和前口纲的丰度比水华中期高,但双壳纲和颚足纲的丰度明显降低,表明不同水华时期,真核浮游生物群落结构变化显著,同时,真核浮游生物群落变化可能影响蓝藻水华的生消过程.

环境因子对铜绿微囊藻7820胞外多糖的影响

研究了多种环境因子对铜绿微囊藻7820可溶性胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)合成的影响.在18 d内,较高浓度的NO3-,较高的pH和光强,均显著提高了EPS的合成,其中,NO3-对EPS的合成影响最大,其最大产率为5.255μg.L-1.d-1.而KH2PO4,CaCl2,MgSO4等大量元素、以及微量元素FeCl3和EDTA对EPS的合成无明显影响;除在实验后期20℃时EPS有较大增加外,温度对其无明显影响.在各种环境因子影响下,EPS产量均随时间延长而增加.此外,NO3-,pH和光强对铜绿微囊藻7820的生长速率和总糖的产生也有影响,在较低的NO3-浓度、适中的pH和光强下,生长速率较高;而较高的NO3-浓度、较低的pH和光强,其生长速率明显较低;略低的NO3-浓度和光强可明显提高其总糖产量,而较高的NO3-浓度和弱的光强则明显降低其总糖产量;pH对总糖的产量影响不大.微囊藻有较高的多糖积累,其EPS和总糖的合成有不同的机制.

棕鞭藻及其培养滤液对铜绿微囊藻生长及生理特性的影响

为探究藻类之间的可能存在的信息传递,研究了棕鞭藻(Ochromonas sp.)及其培养滤液对铜绿微囊藻的生长及生理特性的影响。结果发现, 3种不同接种比例(1﹕4、1﹕1和4﹕1)的棕鞭藻与微囊藻共培养下,微囊藻细胞密度到第4天均下降到最低值,而棕囊藻细胞密度则显著增加。同时,棕鞭藻培养滤液能够抑制微囊藻的生长、导致丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性。此外,棕鞭藻培养滤液也能促进微囊藻胞外多糖(EPS)含量显著增加。这表明棕鞭藻不仅能吞噬微囊藻,而且可能释放某些化感物质抑制微囊藻生长及生理参数。这暗示了棕鞭藻可作为潜在的藻类水华控制生物,抑制早期藻类大量增殖。

水华束丝藻对磷的生理响应研究

束丝藻(Aphanizomenon Morr.ex Born.et Flah.)是我国淡水水体常见的水华蓝藻之一,由其引发的水华已产生了严重的环境及生态安全问题。然而,目前对束丝藻的研究仍相对较少。为了揭示环境因子对束丝藻的影响,研究从淡水水体限制因子?磷入手,探讨其对束丝藻的生理生态效应,研究了不同磷浓度(0.00、0.02、0.05、0.50、1.00 mg/L)对水华束丝藻的生长、光合作用及碱性磷酸酶变化的影响。结果表明:水华束丝藻在磷浓度低于0.50 mg/L条件下,其比生长速率(μ)、最大光合反应(Pm)、饱和光强(Ik)、PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)和最大电子传递速率(ETRmax)均下降,而暗呼吸(Rd)显著增加,这表明培养基磷浓度低于0.50 mg/L时,水华束丝藻产生磷营养胁迫,导致其光合作用受到抑制,呼吸作用增强,进而抑制其生长。为了应对这种胁迫,束丝藻显著增加了其碱性磷酸酶活性(APA),APA的增加,使得水华束丝藻能够分解有机形态磷物质转化为其可利用无机磷来缓解磷胁迫。当磷浓度高于0.50 mg/L时,水华束丝藻各种参数并没显著性差异,表明磷浓度高于0.50 mg/L能够保证水华束丝藻的正常生理特征。这些结果揭示了在低磷条件下,水华束丝藻能通过调节光合作用和APA等生理响应,使其保持生存和竞争优势。

水稻黄绿叶基因Yellow-Green Leaf 6(YGL6)的表达模式与蛋白定位

叶色突变既可作为形态标记用于杂交稻育种,又是研究光合系统的结构和功能、叶绿素生物合成及其调控机制的理想材料。EMS(ethyl methane sulfonate)诱变籼稻恢复系"缙恢10号"获得1个稳定遗传的黄绿叶突变体,暂命名为ygl6(yellow-green leaf 6)。前期我们通过图位克隆筛选出候选基因Os12g23180,通过遗传互补实验证实了黄绿叶基因YGL6为Os12g23180,BLASTp分析表明YGL6基因编码NAD(P)-结合的Rossmann折叠超家族蛋白质,属于短链脱氢酶/还原酶家族,推断为异黄酮还原酶、糖脱水酶或mRNA结合蛋白。利用qRT-PCR进行表达模式的分析表明YGL6基因仅在绿色组织如心叶、成熟叶、叶鞘和绿色颖壳中表达,尤其以心叶的表达量最高,同时YGL6基因表达还受光照的诱导。构建亚细胞定位载体,转水稻原生质体结果表明YGL6蛋白定位于叶绿体。本研究丰富了水稻突变体库,为YGL6基因的功能分析奠定了基础。

三峡库区支流花溪河浮游植物种间关联及影响因子分析

为了解三峡库区浮游植物群落的种间关联性及影响因子,以花溪河为对象,通过χ检验、种间联结系数(C)和Pearson相关分析等指标探究浮游植物群落结构和物种的关系.共鉴定出藻类8门103属380种,四个季节均以绿藻和硅藻为主,裸藻和蓝藻次之.春季、夏季、秋季和冬季物种对联结性检验(χ检验)中不显著相关占比分别为78.4%,83.9%,83.0%和74.0%,表明物种关联弱,独立性较强,群落结构松散.种间关联的影响因子主要是物种均匀度、高锰酸盐指数和叶绿素a.其中,C>0(正联结)主要受物种均匀度影响,C=0主要受叶绿素a影响,表明花溪河浮游植物种间关联受生物因子和非生物因子的综合影响.

植物种群结构分析及生命表构建的实验教学设计

为了深化对植物种群结构和生命表的认识和理解,以西南大学第一运动场附近的山(以下简称AH山)上的槐树种群作为研究对象.设计了植物种群结构分析及生命表构建实验.结果表明:槐树种群的结构接近正金字塔型,为增长型种群.由静态生命表看出该种群幼年个体数量丰富,成年个体数量相对较少,种群的期望寿命存在随龄级增加先增加后减小的趋势.存活曲线趋向于Ⅲ型,表现为幼年期死亡率较高.此实验通过调查自然槐树种群并对其进行分析,培养了学生的科研能力及科技论文写作能力.

刚果红-分光光度法测定盐酸吡硫醇的含量

在缓冲液HAc-NaAc(pH=3.85)中盐酸吡硫醇可与刚果红络合生成颜色与刚果红不同的络合物,且络合物在576nm处有最大吸收,基于此建立了测定盐酸吡硫醇含量的新方法.盐酸吡硫醇浓度在0.1～45mg.L-1范围内与吸光度呈现良好的线性关系.回归方程为ΔA=0.00 618+0.02 216C(mg.L-1),线性相关系数R=0.999 7,检出限为0.03mg.L-1.该方法简便、快速、选择性好、灵敏度高,用于药物中盐酸吡硫醇的测定,测定结果与药典方法一致.

固氮蓝藻与小麦共培养亲和藻株的筛选

为创建固氮蓝藻与小麦的共培养体系，用1株非固氮的自生蓝藻（聚球藻805）和20株固氮蓝藻（12株念珠藻、8株鱼腥藻）分别与小麦进行共培养并进行筛选，结果表明，与小麦共培养的念珠藻属（除藻株8981外）能使小麦的苗长、苗干重和根长显著增加。其中，藻株9101：1的效果最佳，小麦的苗长、苗干重、根长、根干重比加氮对照（＋N）分别增加了113．7％、110．3％、20．21％、28．16％，比缺氮对照分别增加了179．92％、310％、50．17％、80．13％；而鱼腥藻属只有藻株177能使小麦的苗长、苗干重、根长、根干重显著增加。进一步对各藻株的吸附能力进行比较，发现与12株念珠藻共培养的小麦根部的A665值显著大于与鱼腥藻共培养的小麦根部的A。值。通过观察蓝藻异形胞发现，含氮的BG11培养基能抑制异形胞的分化，而缺氮的BG11培养基和“缺氮BG11培养基＋小麦”处理则能显著增加异形胞的形成，且念珠藻的异形胞分化率显著高于鱼腥藻。与缺氮对照相比，在“缺氮BG11培养基＋小麦”处理中，念珠藻中只有9101：1的异形胞频率有差异，其异形胞分化率为9．47～16．55％。以上研究提示，念珠藻9101：1可以作为创建共培养体系的候选藻株。

金鱼藻对小球藻化感作用的初步研究

[目的]研究金鱼藻对小球藻的他感作用。[方法]使用大型藻类金鱼藻的种植水过滤液和研磨液培养小球藻。[结果]30%金鱼藻种植水过滤液对小球藻的生长有轻微的抑制作用,60%金鱼藻种植水过滤液表现出明显的抑制作用,当浓度达到90%时抑制作用极为明显,金鱼藻研磨液对小球藻的生长表现出很强的抑制作用。[结论]随着浓度的增加,金鱼藻种植水过滤液对小球藻的抑制作用逐渐增强,研磨液的抑制作用要远大于种植水过滤液。

籼稻背景的单片段代换系群体的构建

以国内、外12个水稻品种（包括8个籼稻品种和4个粳稻品种）为供体亲本，利用回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法构建了一个以籼稻品种“华粳籼74”为遗传背景的单片段代换系（SSSL）群体。该群体由260个不同的SSSL组成，其代换片段分布在水稻的12条染色体上，长度分布于0．2—109．9cM。平均长度为19．9cM；代换片段的总长度为5166．0cM，相当于水稻基因组总长度的3．4倍，代换片段在水稻基因组上的覆盖率为83．8％。这些SSSL的代换片段包含了水稻基因组丰富的等位基因变异，将在基因（QTL）的定位、克隆、功能分析及水稻分子育种中具有重要的利用价值。

水稻黄绿叶突变体ygl13的鉴定及候选基因分析

[目的]对水稻黄绿叶突变体ygl13(yellow-green leaf 13)进行表型鉴定和候选基因检测,以便了解水稻叶色形成和调控的分子机制。[方法]经甲基磺酸乙酯(EMS)诱变籼稻恢复系缙恢10号(Jinhui 10),从中筛选出1份遗传稳定的黄绿叶突变体命名为ygl13,对突变体的表型进行系统观察,调查其成熟期的主要农艺性状,分别测定野生型和突变体苗期和孕穗期的叶片光合色素含量,同时利用透射电镜观察野生型和突变体ygl13的叶肉细胞及叶绿体结构。将表型正常的不育系西农1A与突变体ygl13杂交,根据F1和F2群体的性状表现与分离情况,分析该突变性状的遗传行为,并以F2作为基因定位群体,对突变体ygl13进行候选基因遴选和突变位点测序验证。[结果]突变体ygl13的植株叶片在整个生育期均呈现黄绿色,与野生型缙恢10号相比,突变体ygl13苗期和孕穗期叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著降低。透射电镜观察结果显示,与野生型相比,突变体ygl13叶绿体结构异常,基质片层减少退化,类囊体片层减少,不规则的散乱分布。农艺性状调查结果表明,突变体ygl13穗总粒数增加了26.06%,株高和结实率分别降低了12.33%和18.82%,但穗长、有效穗、穗实粒数和千粒重无显著差异。F2群体正常叶色的植株数与黄绿叶植株数分离比经χ2测验符合3﹕1分离比例(χ2=2.35<χ20.05=3.84),表明ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制。YGL13被定位于第8染色体短臂In Del标记ID43和ID69之间,遗传距离分别为4.0和0.5 c M,区间物理距离约为318 kb,共有52个基因。经测序比对分析发现,ygl13突变体在Os SIG1编码区的第1 005个碱基G突变为碱基A(位于第三外显子),造成编码色氨酸(Trp或W)的密码子突变为终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,则该基因编码520个氨基酸的蛋白质突变为334个氨基酸的截短蛋白。q RT-PCR结果表明,突变体ygl13部分光合色素代谢途径和光系统相关基因表达紊乱。[结论]水稻突变体ygl13的黄绿叶性状由1对隐性核基因控制,该基因与已报道的水稻质体σ因子Os SIG1为等位基因。

基于附石藻类生物完整性指数对汝溪河水生态系统健康的评价

以三峡库区支流-汝溪河自然河段为研究区域,调查了自然河段内9个样点的附石藻类群落和水环境理化特征,并在此基础上应用生物完整性评价指数(Index of Biotic Integrity,IBI),对汝溪河水生态系统进行健康评价。结果表明,汝溪河自然河段附石藻类群落结构具有明显的空间和时间异质性,驱动附石藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、浊度、硝态氮和溶解氧。IBI结果表明,上游生物完整性较高;中下游和下游生物完整性较差;枯水期生物完整性较高,而平水期和丰水期生物完整性较低。由此可见,汝溪河自然河段生物完整性一般,表明汝溪河水生态系统已处于亚健康程度。

N-苯基-2-萘胺对拟柱胞藻生长、抗氧化酶及光合系统Ⅱ的影响

为探究化感物质对入侵水华蓝藻-拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的影响,研究对不同浓度(0、0.05、0.10、0.50、1.00和2.00 mg/L)N-苯基-2-萘胺处理下拟柱胞藻的生长、抗氧化酶活性及叶绿素荧光诱导动力学进行了测定。结果表明,藻叶绿素a含量随N-苯基-2-萘胺浓度升高而显著降低,浓度大于0.50 mg/L时,拟柱胞藻叶绿素a含量显著低于对照。72h,N-苯基-2-萘胺对拟柱胞藻的EC50为1.02 mg/L。叶绿素荧光诱导动力学参数表明,浓度小于0.50 mg/L时,拟柱胞藻的最大光化学效率(φP0)、单位面积上有活性的反应中心(RC/CS0)、以吸收光能为基础的性能指数(PIABS)及以单位面积为基础的性能指数(PICS)均显著高于对照,而反映2ms时有活性的反应中心的开放程度的ψ0则显著低于对照组。当N-苯基-2-萘胺浓度大于0.50 mg/L时,以上参数均呈现相反趋势。这表明低浓度N-苯基-2-萘胺能提高拟柱胞藻的光合效率,而在高浓度时,拟柱胞藻PSⅡ有活性的反应中心减少,电子传递受到阻碍,光合效率下降。与对照相比,在浓度高于0.50 mg/L条件下,拟柱胞藻的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活性显著增加,表明拟柱胞藻能产生大量的抗氧化酶来减少N-苯基-2-萘胺的损伤。这些结果表明N-苯基-2-萘胺可能通过抑制PSⅡ的电子传递和减少其有活性的反应中心来影响拟柱胞藻的生长,也暗示了N-苯基-2-萘胺能作为潜在的抑藻物质来控制拟柱胞藻水华。

我国淡水水华蓝藻-束丝藻属新记录种

由于束丝藻属(Aphanizomenon Morr.ex Born.et Flah.)的藻丝、营养细胞、藻丝末端细胞(Terminal cells)、异型胞(Heterocysts)、厚壁休眠孢子(Akinetes)的形态和大小等特征易变,对鉴定工作造成许多困难,所以该属的分类一直以来是藻类学者面临的长期难题。基于当今束丝藻属的分类研究,对我国淡水水体束丝藻属进行了研究,比较了该属的藻丝、营养细胞、异形胞、厚壁孢子及末端细胞的特征,发现了我国淡水水体的2个新记录种:柔细束丝藻(Aphanizomenon gracileLemmermann)和依沙束丝藻(A.issatschenkoi(Usaev)Prokina-Lavrenko),并对其形态特征进行了详细描述。

水稻Wx复等位基因的鉴定及单片段代换系的建立

利用微卫星标记“484/485”和“484/W2R”结合AccⅠ酶切对278份来自国内外水稻品种(系)进行了Wx座位复等位基因分析,共检测到15种等位基因,其中(CT)12G、(CT)15G、(CT)16G、(CT)17G、(CT)18G、(CT)21G为新发现的等位基因。以含不同Wx等位基因的20个品种(系)为供体亲本,利用回交和微卫星标记辅助选择相结合的方法,建立了72个以Wx等位基因为(CT)11G的“华粳籼74”为受体的Wx复等位基因单片段代换系。这些单片段代换系共包含12种Wx等位基因,其代换片段长度最短为2.2cM,最长为77.3cM,平均为17.4cM。

群体和单细胞微囊藻对短期高光胁迫的生理响应

为了探讨不同形态的微囊藻(Microcystis)对光的耐受能力及其应对机制,研究比较了短期高光强条件下群体微囊藻和单细胞微囊藻的生理响应,结果表明,在高光强胁迫下,群体和单细胞微囊藻的叶绿素含量、最大电子传递速率(ETR_(max))均降低,但与单细胞微囊藻相比,群体微囊藻的下降幅度较小;在高光强胁迫下,群体微囊藻的过氧化氢酶(CAT)与超氧化物歧化酶(SOD)的活性均显著增加,而单细胞微囊藻只有CAT活性增加;在短期高光胁迫下,群体微囊藻的死亡率没有显著变化。这些结果表明群体微囊藻比单细胞微囊藻能耐受更高的光强,也暗示了群体微囊藻在野外高光强条件下更具竞争优势。

基于叶绿素荧光探讨链霉素对念珠藻生长及光合毒性效应

为了探究不同浓度链霉素对念珠藻生长和光合的毒性效应,研究对不同浓度(0、0.05、0.1、0.2、0.5和1.0 mg/L)链霉素处理下念珠藻的生长、叶绿素荧光进行了测定。结果发现,培养至96h,链霉素对念珠藻的EC_(50)(96h-EC_(50))为(0.13±0.037) mg/L。与对照组相比,各链霉素浓度处理下叶绿素a的含量显著降低。最大光化学效率(φP_0)、可变荧光(F_v)、PSⅡ的潜在活性(F_v/F_0)、单位面积上有活性的反应中心(RC/CS0)、以吸收光能为基础的性能指数(PIabs)及反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额(φE_0)均随着链霉素浓度的升高而降低。然而,单位叶绿素最大荧光(F_m/Chl. a)、每个有活性的反应中心吸收的光能(ABS/RC)和热耗散(DI_0/RC)则随着链霉素浓度的升高而增加。当链霉素浓度大于0.1 mg/L时,叶绿素荧光动力学曲线出现K点的出现。结果表明链霉素可能通过抑制光合系统Ⅱ(PSⅡ)的电子传递和减少有活性的反应中心来影响念珠藻的生长,也暗示了高浓度链霉素对藻类的生长具有抑制作用。