共生藻對溫度變化的響應范文

本站小編為你精心準備了共生藻對溫度變化的響應參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《山西大學學報雜志》2015年第五期

地衣中共生藻的光合作用為地衣體制造有機營養，而共生菌則吸收環境中的水分和無機鹽為共生藻的光合作用提供原料。目前已報道的地衣共生藻約有40屬120種，主要分布于是藍藻和綠藻。Honegger指出地衣共生藻在受到外界環境劇烈變化時（如低溫、干旱等），其原生質體會大幅收縮，從而促使地衣體進入生理休眠狀態，反之，當外界環境有利于地衣體生長時，其生理活動也能迅速恢復。植物在長期的進化過程中，逐漸產生了一系列適應低溫變化以增強其抗寒性的能力。當植物遭受低溫傷害時，其自身會合成或分解形成一些小分子物質，增加細胞內的滲透調節物質，維持細胞膜系統的穩定性，緩解或降低低溫所造成的傷害［2］。此外，低溫脅迫會影響活性氧的產生與清除，造成氧化脅迫，進而引起細胞膜脂過氧化、核苷酸損傷和蛋白質變性等現象的發生，甚至導致細胞的死亡。超氧化物歧化酶（SOD）是植物體內重要的抗氧化酶，維持活性氧在植物體內的代謝平衡，減輕活性氧的對其的傷害。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化重要的產物，其含量的變化能間接反應細胞膜系統的損傷和抗逆性。一般認為植物在低溫脅迫下可溶性蛋白和可溶性糖含量會有所上升，以修復低溫對植物細胞所帶來的損傷。本實驗以采于山西管涔山的殼假網衣（Porpidiacrustulata）為材料，研究了其共生藻在不同培養溫度條件下，其SOD活力、MDA、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，以期了解地衣共生藻對溫度變化的響應，為今后從地衣體中篩選抗逆性的藻株提供參考。

1材料與方法

1．1實驗材料殼假網衣（Porpidiacrustulata），采自山西寧武管涔山。憑證標本保存于山西大學植物標本館（SXU）。共生藻經分離純化后保存于本實驗室，經鑒定為小球藻屬植物（Chlorellasp．GC）［8－9］。

1．2實驗方法在250mL三角瓶中加入150mL已滅菌的BG11培養液（pH＝7．5），接種1mL藻液，Chlorellasp．GC的初始接種濃度分別為3．8×106個／mL。實驗設置6個溫度梯度，分別為5℃、10℃、15℃、20℃、25℃和30℃，在人工氣候箱（上海博訊，BSG－300）中培養，每個溫度設置3個平行，光暗比12h∶12h，光照強度2000lx。

1．2．1MDA含量的測定MDA含量采用南京建成生物工程公司MDA酶標法試劑盒測定。在培養0、3、6、9、12d時分別取5mL藻液，在高速臺式冷凍離心機（TGL－16G－C，上海安亭）中離心15min，4500r／min，10℃，棄上清液，加入1mLPBS（pH7．2，0．05mol／L）。在細胞破碎儀（JY92－Ⅱ，寧波新芝）中進行破碎，功率600W，工作8s，間隙5s，20min。冷凍離心10min，3500r／min，4℃。取50μL上清液，加入1000μL工作液，混勻。95℃水浴20min，取出后冷卻。在530nm處，用多功能酶標儀（MD，SpectraMax－M5，美國）測吸光度。按照試劑盒說明書提供的計算公式計算。

1．2．2SOD活力測定SOD采用南京建成生物工程公司WST－1法試劑盒測定。在培養0、3、6、9、12d時分別取5mL藻液，在高速臺式冷凍離心機中離心15min，4500r／min，10℃，棄上清液，加入1mLPBS（pH7．2，0．05mol／L）。在細胞破碎儀中進行破碎，功率600W，工作8s，間隙5s，20min。冷凍離心10min，3500r／min，4℃。取20μL清液，加入20μL工作液，200μL底物應用液。37℃恒溫培養箱（HPX－9052MBE，上海博訊）溫浴20min。在450nm處，用多功能酶標儀測吸光度。按照試劑盒說明書提供的計算公式計算。

1．2．3可溶性糖含量測定采用蒽酮法測定可溶性糖含量。吸取濃度為0、10、20、30、40、60、80μg／mL的標準葡萄糖液1mL，加蒽酮試劑4mL，各管快速搖勻后立即放入沸水浴10min。取出后冷卻，以空白作對照，用多功能酶標儀測定其在620nm波長下的吸光度。以吸光度為縱坐標，可溶性糖含量為橫坐標，繪制標準曲線。在培養0、3、6、9、12d時分別取5mL藻液在高速臺式冷凍離心機中離心15min，4500r／min，10℃，棄上清液，加入1mLPBS（pH7．2，0．05mol／L）。在細胞破碎儀中進行破碎，功率600W，工作8s，間隙5s，20min。冷凍離心10min，3500r／min，4℃。取200μL上清液，加入800μL蒽酮試劑沸水浴10min，取出后冷卻。在620nm處，用多功能酶標儀測其吸光度。可溶性糖含量（％）＝（C×V總×D）／W×V測×106×100，式中：C由標準曲線所得的糖含量（μg），V總提取液總體積（mL），D稀釋倍數，W樣品重量（g），V測吸取的提取液體積（mL）。

1．2．4可溶性蛋白含量測定可溶性蛋白含量使用南京建成生物工程公司蛋白定量測試試劑盒（考馬斯亮藍法）進行測定。在培養0、3、6、9、12d時分別取5mL藻液，在高速臺式冷凍離心機中離心15min，4500r／min，10℃，棄上清液，加入1mLPBS（pH7．2，0．05mol／L）。在細胞破碎儀中進行破碎，功率600W，工作8s，間隙5s，20min。冷凍離心10min，3500r／min，4℃。取50μL上清液，加入3mL考馬斯亮藍應用液，混勻，靜止10min后精確吸取250μL加入酶標板。在595nm處，用多功能酶標儀測吸光度。按照試劑盒說明書提供的計算公式進行計算。

1．2．5數據處理采用單因素方差分析對數據進行統計處理，并用t－檢驗方法對回歸方程進行回歸顯著性檢驗；P＜0．05時，差異顯著。

2結果與分析

2．1溫度對共生藻MDA含量的影響由圖1可知，共生藻在5℃、10℃和15℃的低溫培養條件下培養3d后，MDA含量迅速上升，之后，MDA含量又呈下降趨勢。0到3d的培養過程中MDA含量的迅速上升表明在5℃、10℃和15℃的低溫培養條件下，共生小球藻的細胞膜系統受到了損傷。培養3d后共生藻逐步適應了低溫的生長環境，其MDA含量也回落。

2．2溫度對共生藻SOD活力的影響在適宜的培養條件下，藻細胞內的活性氧處于動態平衡。當藻細胞的生長受到外界環境影響時，其SOD活力的高低間接反映了機體清除活性氧自由基的能力。剛分離出的共生藻SOD活力遠高于經過培養后的（圖2），這可能與其長期生活在寒冷的環境有關。培養3d后SOD活力整體呈下降趨勢，30℃培養條件下SOD活力最高，5℃到20℃培養條件下SOD活力逐漸升高，間接表明溫度的上升影響了共生藻細胞的生長。培養3d后SOD活力越來越低，這可能與其逐漸適應培養條件和“地衣化”影響有關。為了更好地適應共生關系，共生藻有著更強的活性氧自由基清除能力。

2．3溫度對共生藻可溶性糖含量的影響可溶性糖是植物細胞重要的滲透調節物質，對細胞質膠體和細胞液有重要的作用。一般認為，植物細胞可溶性糖含量的高低與其抗寒性呈正相關［7］。由圖3可知，共生藻初始可溶性糖含量較高。隨著培養天數的增加和共生藻擺脫“地衣化”而自由生活，可溶性糖含量逐步升高。5℃和10℃培養條件下，可溶性糖含量高于其他培養溫度，表明共生藻在低溫條件下加強了水解作用，將淀粉、蛋白質等大分子化合物大量降解成可溶性糖，增加細胞液濃度，以調節細胞滲透壓，提高機體抗寒能力。由此可見，共生藻對低溫有較好的耐受性。為了更好地適應共生生活，共生藻可能逐漸建立起了適應寒冷氣候的適應機制。

2．4溫度對共生藻可溶性蛋白質含量的影響植物細胞內的可溶性蛋白質含量與其抗寒性密切相關，可溶性蛋白質含量的增加有利于提高植物體的抗寒性。從圖4可以看出，共生藻初始可溶性蛋白質含量較少，這可能與其被“地衣化”影響和生長環境有關。隨著培養時間的增加，可溶性蛋白質含量經歷了先升高再降低，再升高的過程。5℃和10℃培養條件下的可溶性蛋白質含量較其它培養溫度下更高，表現出具有較好的抗冷性。這可能與其長期生活在寒冷的氣候環境有關，在與地衣的共生中建立了適應寒冷氣候的機制。

3討論

據報道，低溫可降低植物細胞的代謝活力，破壞細胞膜系統，引起膜脂過氧化，破壞活性氧代謝系統的平衡，減弱呼吸作用，使細胞內可溶性糖和可溶性蛋白含量增加。本研究采用多項指標對殼假網衣共生藻對溫度變化的響應進行了初步研究，結果顯示，在5℃和10℃的培養條件下，地衣共生藻MDA含量逐漸減少，可溶性糖和可溶性蛋白質含量逐步增加，與有關文獻的結果相一致。Thüs等指出，自由生活的藻細胞在逐漸演變為地衣共生藻細胞的過程中，其細胞結構和生理特性會受到“地衣化”的影響而發生變化。本實驗中殼假網衣共生藻在與真菌體的長期互惠共生中，可能逐漸建立起了適應管涔山地區寒冷氣候的機制，表現出較強的抗冷性。由于地衣這一特殊的生物類群，生境要求嚴格，多數種類生長相對較慢。因此，目前關于地衣共生藻生理生化特性方面的研究還很少。但正是由于其特殊性，有些地衣共生藻具有抗逆性較強、營養物質積累較多等特性，這也提示我們今后應重視和加強對這一類群的深入研究，為篩選優良藻種提供更多的途徑。

作者：李博 謝樹蓮 單位：太原師范學院 地理科學學院 山西大學 生命科學學院