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赤潮异弯藻暴露于芽孢杆菌属b1菌胞外溶藻粗提物的生理和代谢响应机制研究

赤潮异弯藻暴露于芽孢杆菌属B1菌胞外溶藻粗提物的生理和代谢响应...

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作者：林泽宏暨南大学

学位级别：硕士

近年来我国沿海赤潮异弯藻频繁爆发,对当地的渔业资源、水产养殖业和海洋生态系统都造成了严重的影响和破坏,利用溶藻细菌治理有害赤潮已成为当今赤潮研究领域中的热点问题之一,亟待开发有效的生物防控技术杀灭有害赤潮。课题组前期已... 详细信息

近年来我国沿海赤潮异弯藻频繁爆发,对当地的渔业资源、水产养殖业和海洋生态系统都造成了严重的影响和破坏,利用溶藻细菌治理有害赤潮已成为当今赤潮研究领域中的热点问题之一,亟待开发有效的生物防控技术杀灭有害赤潮。课题组前期已在赤潮爆发海域中分离出一株具有广谱杀藻效应的芽孢杆菌属(bacillus)b1菌,并对该菌的溶藻方式、溶藻活性物质等进行了研究。本文拟进一步探究赤潮异弯藻在b1菌胞外溶藻粗提物(EACs)的胁迫下,藻细胞的生理形态变化和代谢组响应。具体研究成果如下:(1)EACs对赤潮异弯藻有明显的生长抑制作用,呈现了EACs剂量依赖性,短期内(8小时)的抑制效果并不明显,但是在96小时的暴露时间内,超过92%的藻细胞受到抑制(10%EACs,v /v),说明随着时间的增加对藻细胞的生存能力具有强大的破坏作用。(2)此外,不同体积浓度的EACs胁迫下对赤潮异弯藻的生理活性和形态大小均产生了影响。细胞的收缩导致细胞膜的团聚作用。此外,EACs导致了细胞内ROS含量增加,诱导藻细胞发生程序性死亡,ROS含量增加可能与光合系统Ⅱ电子传递链的阻断和细胞抗氧化酶的耗竭有关。48小时内最大光合系统Ⅱ量子产率(Fv/Fm)活性抑制的增加和非光化学淬灭的减少表明细胞光合性能的降低,以及光合系统中处理多余能量积累的能力的减少。光合色素的变化表明,低浓度的EACs(0.5%,v /v)对叶绿素a、叶绿素c和类胡萝卜素没有影响,然而中高浓度(2.5/5.0/10%,v /v)的EACs对三种色素有抑制作用,表明叶绿体被破坏,进而导致光子吸收效率的降低而影响到后续的光化学作用。(3)应用剂量-响应曲线(DRC)和相对效力(RP)来评估Fv/Fm和酯酶活性抑制率这两个指标在不同EACs浓度胁迫下的响应速度(敏感性),并证明了DRC和RP在菌-藻作用模式中的适用性,可以用来评估不同生理指标的敏感性。这将为研究藻类的生理功能和在不同环境和污染物胁迫下的藻类毒理学反应提供了实用工具。(4)应用代谢组学的方法从分子的角度研究在EACs(3.3%,v /v)胁迫48小时后,藻细胞的代谢物和代谢途径的影响,共鉴定出了28种差异代谢物,涉及了光合作用、抗氧化酶合成、细胞膜的渗透性和信号转导及氨基酸转运等生物过程。卟啉和叶绿素合成的抑制表明光合素色合成的抑制,导致叶绿素a、叶绿素c和类胡萝卜素等细胞色素的减少;L-谷氨酸、甘氨酸的增加标志了促进谷胱甘肽代谢,即谷胱甘肽抗氧化物酶合成的增加,以应对逐渐升高的ROS;甘油、甘露醇和肌醇等醇类的降低表明糖类合成的降低,这影响到了后续细胞的碳水化合物代谢以及细胞膜的渗透压的失衡。此外,EACs还诱导了脂肪酸代谢的抑制。

关键词：赤潮异弯藻 b1溶藻细菌胞外溶藻粗提物荧光生物测定法代谢组学

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