昼夜温差对浒苔生长和光合特性的影响

作     者：俞燕燕 

作者单位：宁波大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李亚鹤;朱文荣

授予年度：2021年

学科分类：0908[农学-水产] 09[农学] 

主      题：昼夜温差 光照强度 浒苔 石莼 光合放氧 固碳速率 

摘      要：浒苔(Ulva)是绿藻门石莼属的一类大型海洋绿藻,种类多,其中浒苔(Ulva prolifera)的环境适应能力强,是我国近海绿潮的优势种。为探究一定程度的昼夜温差对浒苔生长的作用及其机理,本研究设置两个温度梯度,分别是光暗周期培养温度均为22°C(记为22°C)和光暗周期培养温度分别为22°C和18°C(记为22-18°C),结果表明昼夜温差能促进浒苔的生长及其光合色素的增加,转录组测序结果共获得4232条差异表达基因,这些差异表达的基因主要富集在丝氨酸型内肽酶活性、膜组成部分、以NADH为辅酶的硝酸还原酶活性等。在KEGG分析中,差异基因被分类到19条代谢通路上,主要包括RNA转运、氨基糖和核苷酸糖代谢、苯丙烷生物合成、氮代谢和蛋白质输出等。没有发现与光合作用、生长相关的差异基因,但是昼夜温差会影响植物激素的信号转导。为研究昼夜温差对浒苔的影响是否受到光照强度的调控,设置了两个光照强度(高光:250μmo L/m/s,记为:HL;低光:60μmo L/m/s,记为:LL)和两个温度梯度(22°C,22-16°(光暗周期培养温度分别为22°C、16°C))。研究了光照强度和昼夜温差对浒苔的生长、光合放氧速率、光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性蛋白含量和可溶性糖含量等变化的复合效应。结果显示:(1)培养第一天时,浒苔的生长受到光强度和夜间温度的显著影响,生长速率在低光、22-16°C处理下最低,而在高光、22-16°C处理下最高。在不同处理下培养4天后,生长速度基本保持稳定,高光、22-16°C处理下浒苔的生长速率较高;(2)LL、22-16°C条件下培养的浒苔具有较高的F’/F’、光合放氧速率和叶绿素a(Chl a)含量;(3)HL、22-16°C条件下,藻体SOD活性显着降低;(4)22-16°C培养的藻体具有较高含量的可溶性蛋白和可溶性糖。即昼夜温差对浒苔生长的影响受光照强度的调控。为从生长环境史的角度研究昼夜温差对浒苔响应光照强度和温度变化的影响规律,选取石莼属海藻石莼(Ulva lactuca)、浒苔品系1(sp1,常温种)及品系2(sp2,低温种)为材料,将其培养在恒温22°C和昼夜温差6°C(22-16)及高光(250μmo L/m/s)和低光(60μmo L/m/s)条件下。待藻体生长稳定后,将其分别置于5个温度水平(10、15、20、25、30°C)和5个光照强度水平(50、150、250、350、450μmo L/m/s)进行处理,而后进行叶绿素荧光效率和光合固碳速率的测定。结果发现:(1)浒苔sp1生长速率高于浒苔sp2,石莼生长速率最低。同一光照强度下,昼夜温差促进sp1、sp2的生长,但石莼的生长受到抑制;(2)低光下生长的sp1具有更高的光饱和点,且具有不同生长史的sp1在50μmo L/m/s光照下,F’/F’、α、E和r ETR取到较大值,在20-30℃具有较高的固碳速率;(3)当光照强度150μmo L/m/s时,石莼的F’/F’、α及r ETR下降。在20℃和25℃时具有较高的固碳速率,且22-16°C培养的石莼对光照强度和温度的变化更为敏感;(4)22-16°C培养的sp2,有较高的α、E和r ETR。即昼夜温差这样的生长温度史影响海藻对光温的瞬时应激能力,并具有种间、品系间的差异。综上,昼夜温差在一定程度上可促进浒苔的生长,但是转录组数据没有得到明显的有差异的通路和关键基因,后续还需进一步研究。但昼夜温差的效应会受到其他环境因素如光照强度的影响,且昼夜温差生长温度史会影响包括浒苔在内的石莼属海藻对其他环境因素的影响。