集胞藻6803co2浓缩机制的研究

《集胞藻6803co2浓缩机制的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、湖北师范学院2008届生物系学士学位论文目录1.前言12.材料和方法42.1实验材料42.2集胞藻6803的培养42.3测定方法53.结果74.结果讨论95.参考文献10致谢1214湖北师范学院2008届生物系学士学位论文集胞藻6803（SynechocystisPCC6803）CO2浓缩机制的研究引言：集胞藻6803属于蓝藻门，蓝藻纲。集胞藻6803是单细胞蓝藻,以一分为二的方式进行繁殖,繁殖速度快[1]。自从工业革命以来，人类活动的增加导致化石燃料的大量使用，使大气CO2浓度持续增高。预计到本世纪中期，大气CO2浓度将倍增[2-5]，最终

2、将引起温室效应。CO2作为植物光合作用的底物，大气CO2浓度升高对陆地生态系统功能和结构的影响是明显的。陆地生态系统的生产力在CO2浓度增加的条件下比正常CO2浓度高，一般提高25%左右。全球农作物产量和生物量在大气CO2浓度倍增的情况下平均增加24%—43%[6]。一般认为CO2增加会促进植物光合产物流向根系，从而提高陆地生态系统地下部分对碳的固定[7]以及土壤矿质化过程。CO2浓度升高对水生植物的影响的研究比陆生植物要滞后至少十年[5]，这在一定程度是由于它们的经济重要性低于农作物。淡水浮游植物是湖泊、水库和其它淡水水域中的主要初级生产者

3、。因此，大气CO2浓度升高对淡水浮游植物生长和光合作用的影响是非常重要的研究内容。国外学者在70年代就提出CO2浓度升高与海洋生物关系的问题[8]，80年代初分析了大气CO2浓度升高可能对海洋表层海水的碳酸系统和PH产生影响[9]。近年来，CO2浓度升高对海洋藻类的影响得到了研究。例如：Gaoetal.（1991，1992）证明了CO2浓度升高促进红藻（条斑紫菜Porphyrayezoensis和江蓠Gracilariaspp.）的生长，提高了缘管浒苔（Enteromorphalinza）、铁钉菜（Ishigeokamurae）和海萝（Glo

4、iopeltisfurcata）的光合速率[10]；Riebeselletal.（1993）通过室内实验推测CO2浓度升高将促进海洋微藻的生长；Hein&Sand-Jensen(1997)证明CO2浓度升高将提高海洋浮游植物的初级生产力。大型海藻广泛分布于潮间带以下的渐深带，约占海洋初级生产力的10%[11]，在近岸碳循环中起重要作用。一些海藻的光合作用仅利用CO2[12]，但是大多数海藻可利用HCO3-[13，14]。通常借助于细胞表面的碳酸酐酶将HCO3-转化成CO2，然后吸收和加以固定。14湖北师范学院2008届生物系学士学位论文在光合

5、固碳过程中，藻类（包括海洋和淡水藻类）像陆地高等植物一样以CO2为Rubisco的羧化底物。虽然CO2的分压在水中与在大气相比没有明显差别，但是水环境和陆生环境有很大差别，在水环境中CO2的扩散速率比在空气中慢104倍[15]。现在的大气CO2浓度为360μmol-1，与大气平衡时海洋表层水中无机碳浓度为2mmol/L（18oC），大约95%的无机碳形成为HCO3-，CO2为10μmol-1。这个浓度比Rubisco饱和时所需的CO2浓度低很多，因此在缺乏CO2浓缩机制（CCM）情况下，海洋浮游生物在光照充足时期生长将受到无机碳的限制[15，

6、16]。经过近20年的研究表明，许多海洋浮游生物具有无机碳浓缩机制（CCM）（虽然这种机制在不同的生物体中其效率有较大差别）[17-21]。研究表明，当CO2浓度很高时，碳酸酐酶活性降低或是消失，HCO3-的运输能力降低；当生长在低CO2中时，微藻细胞对无机碳的亲和力大大增强，而且它会诱导产生CO2浓缩机制来适应这种低浓度的CO2环境，同时其生理状态也会发生变化。在蓝藻Synechcloccus中当细胞从高CO2条件转移至低CO2条件下时，它们也诱导形成高光合无机碳亲和力（其亲和力一般比绿藻更高），而溶液中的总DIC可能是诱导CCM表达的关键

7、信号分子[22，23]。因此，许多真核微藻和大藻以及所有的海洋细菌的光合速率都不受与大气CO2平衡时海水中无机碳浓度限制[24，25]。不过许多海草（marineembryophytes,ieseagrasses）的光合作用仍受海水中无机碳的限制[25，26]。但是海洋浮游植物的生长是否受无机碳的限制还存在许多争议，还需要大量的实验来检验[15]。蓝藻水华暴发和蓝藻毒素已成为世界性环境问题，蓝藻水华污染所带来的主要危害之一是藻毒素的产生，在已发现的各种藻毒素中，微囊藻毒素的毒性较大，危害最严重。目前，有关微囊藻毒素的毒性研究大多数集中在动物、

8、高等植物上。藻类作为水生生态系统的初级生产者，其种类的多样性和初级生产量直接影响水生态系统的结构和功能[27]。在对于集胞藻6803的研究中，国内外主要研究的是集胞