雪衣藻叶绿素荧光特性及抗氧化系统对汞胁迫的响应

文章选用对汞(Hg)具有较强耐受性的雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)为对象,探究藻细胞对汞胁迫的响应及其耐受机制。结果表明, Hg^(2+)对藻细胞的胁迫具有明显的时间依赖的量效关系, 48h半数效应浓度EC50为1.44 mg/L。与对照组相比, 1.0和1.5 mg/L Hg^(2+)处理组能维持生长和光合活性;2.0 mg/L Hg^(2+)处理组生物量和色素含量在胁迫6h时无显著变化(P>0.05), 48h时均显著降低(P<0.05)。随着Hg^(2+)浓度和暴露时间的增加,藻细胞最大光化学量子产率(F_(v)/F_(m))、最大电子传递速率(ETR_(max))、半饱和光强(I_(k))及光能利用效率(α)均降低,OJIP快速荧光诱导动力学曲线和Q_(A)^(-)再氧化变化明显,光合电子传递受阻。Hg^(2+)胁迫导致能量流的变化,藻细胞部分反应中心失活,显著增加用于热耗散的能量,并提高有活性的反应中心的光合作用效率,从而维持能量平衡和生命代谢活动。光合损伤也造成细胞活性氧(ROS)含量上升,总可溶性蛋白含量降低,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高、还原型谷胱甘肽(GSH)含量降低,以缓解细胞损伤。研究确认雪衣藻具有较强的Hg^(2+)耐受性,光系统Ⅱ是Hg^(2+)的作用靶标;光合能量分配及抗氧化系统是细胞对抗Hg^(2+)胁迫的重要解毒机制。

汞对雪衣藻光合系统Ⅱ及能量分配的影响

为探究汞离子对藻细胞的毒性效应,选择雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)作为受试生物,测定了不同浓度汞离子处理96 h,雪衣藻的生长、光合色素、叶绿素荧光活性和光合放氧速率等指标。结果显示,随着汞离子浓度升高,雪衣藻单位细胞叶绿素a和叶绿素b含量均显著减少,光系统Ⅱ(PSⅡ)光合活性显著降低,PSⅡ受体侧的电子传递能力相对下降,造成电子积累,导致能量分配失衡,最终抑制了细胞生长;同时,雪衣藻改变其光合能量分配策略来增加细胞对汞胁迫的耐受能力,既满足自身生长和代谢所需能量,又保护和缓解汞对其光合系统的损伤、确保细胞的存活。研究结果确认,叶绿素a、叶绿素b和PSⅡ的电子传递链均是汞离子的作用靶标。本研究有助于深入认识汞对藻细胞的作用机制,为评估汞的生态毒性提供依据。

汞胁迫下雪衣藻的生理活性及其藻源性有机物分析

汞(Hg)可显著影响藻类生长增殖,但藻类对汞胁迫的响应特性尚不清楚。本研究以雪衣藻为材料,将其暴露于不同浓度Hg^(2+)中96 h,考察其在汞胁迫下的生理活性及其藻源性有机物(algal organic matter,AOM)特性。结果表明,雪衣藻对Hg^(2+)的耐受浓度为1 mg·L^(-1),随着Hg^(2+)浓度增加,雪衣藻生物量和生长受到显著影响。溶解性有机碳释放速率增加,胞外类蛋白质和类腐殖酸的含量升高,胞内类蛋白质先增高后降低,类腐殖酸先降低后升高;胞外有机质对Hg^(2+)亲和力表现为富里酸>类蛋白质,胞内则相反。雪衣藻生长、胞内外有机物含量和结构组成显著受汞胁迫的影响,AOM的动态变化是细胞对汞胁迫的响应,可增强自身耐受能力,缓解汞的毒性。本研究结果有助于理解藻类细胞对汞的解毒机制,认识AOM在藻类对抗汞胁迫中的作用。

极地雪衣藻的研究进展

综述了富含类胡萝卜素(虾青素)的极地雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)研究的最新进展,并对其研究前景作了分析。

雪衣藻Chlamydomonas nivalis适应温度周期性变化的生理响应和分子机制

【目的】雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)分布于高山积雪和两极地区,可耐受低温胁迫和温度骤变,其适应温度变化的分子机制目前尚不清楚。【方法】本研究基于温度周期性变化下雪衣藻生理指标的响应规律,选择10个取样点进行转录组测序。运用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)划分得到17个共表达模块,从中找到5个与样品处理显著关联的模块,并对温度骤变的时间点进行基因差异表达分析。最后对筛选得到的基因集进行功能注释分析。【结果】转录组学分析显示,C.nivalis在温度周期变化下基因表达量发生了全局变化,其中果糖和甘露糖代谢通路、淀粉和蔗糖代谢通路、谷胱甘肽代谢通路以及抗坏血酸和醛酸代谢通路中关键酶的编码基因在低温下上调表达。研究还发现在温度周期变化下,C.nivalis中蛋白质质量控制系统、光合作用系统、DNA修复系统相关基因响应温度变化。【结论】本研究为揭示雪衣藻适应温度胁迫的分子机制提供了重要线索,丰富了生物抗逆基因资源库。