南极冰藻chlamydomonas+sp.l4逆境适应性及其抗逆蛋白质组学的研究

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1、分类号————一一———密级研究生学位论文南极冰藻Chiamydomonassp。L4的逆境适应性及其抗逆蛋白质组学的研究讫嘴辫日期．．至Q煎一生曼旦墨旦剥罅肾日期窒Q鳗生Z旦中国海洋大学南掀冰藻ChlamydomonasspL4的逆境适应性及其抗逆鞭白质组学的研究南极冰藻Chlamydomonassp．L4的逆境适应性及其抗逆蛋白质组学的研究摘要南极是地球上最冷的地区，低温怒极地最基本的特征，严寒的气候在南极巴存在楚少t400万年。海冰中阕存在大量网状救盐鬟鞠盐逶道，其中海水毂簸度可以达到普邋海水的3倍，熬至5倍。南极冰藻就是指生活在这些高浓度盐水魏溺

2、中戆一大炎镦藻。莠显泳藻生活懿溶垂是一令{蓑光照、寡游养帮少气箨交换的场所。同时，由于南极上空的臭氧空洞，南极地区UV-B辐射大大增加，对冰藻翡生存稚繁藏带来镀大静影晌。每年南极的卷夏季，海冰韵融化时冰藻弱豳的环境发生巨大的变化；温度升巍，盐度降低，光照和UV-B辐射增强，气体交换频繁。国积月累海冰的冻溶变化中，冰藻逐渐形成了适应这种变化的生理生化机制。正是由于冰藻这种特殊的生理特征，必然使其成为研究低温生物学的良好试验材糖；藏终，臻藻瞧是裁罐活瞧物矮弱潜在来源。为了燹鸯器台理豹开发露极酶低滋藻类资源，从应用上丰甯我国现有的微生物资源，从中开发出有价值的

3、生理活性镪矮稻产品，本文主要强南极绿藻L4(Chtamydomonassp．L4)为材料，对该藻的逆境适应性和抗逆蛋白质组学进行，以期为南极冰藻抗逆机理的研究和应用开发提供科学依据。对所取得的主要结采概括于下。(1)以两秽常温藻作对照，对囊极绿藻Ll和绿藻L4，硅藻的鑫影藻、菱形藻、圆筛藻和蓝藻等6种南极冰藻的耐盐性进行测定。研究发现，5种南极冰藻对盐囊螅耐憷～般癸赢予鬻滠藻熬，并虽冰藻之蘑稳瓣盏馁逢存在辩类之溺静差舅，抗盐性的顺序依次为硅藻>绿藻》蓝藻。《2)以常涵藻衣藻(Chlamydomonasmonadina)为辩照，研究南投绿藻L4商盐胁迫下膜

4、脂过氧化水平的变化。正常情况下，绿藻L4中MDA、SOD、脯氨凝含量较常温藻的高，高含量的脯氯酸可以维持细胞内外渗透压的平衡；商含量的南极冰藻ChlamydomonasspL4的逆境适应性及其抗逆蛋白质组学的研究SOD为主的活性氧清除剂，负责清除细胞内产生的活性氧；高含量的MDA对细胞的危害性很小。这些物质相互作用，维持细胞的正常代谢，使细胞膜透性处于一个平衡状态。在高盐胁迫下，细胞内MDA含量升高，活性氧增加，使细胞膜发生脂质过氧化，透性增加。同时细胞内SOD等抗氧化酶系统含量增加，清除产生的活性氧。以脯氨酸为主的渗透调节剂的含量也升高，调节胞内外的渗

5、透平衡。细胞内物质的调节使生物体达到一个新的平衡，维持冰藻的正常代谢和生长。(3)研究低温(一4～一6℃)、UV-B辐射(70laE·m-2．s“)和高盐(99％o)3种逆境胁迫下绿藻L4的膜脂过氧化水平和抗氧化酶系统的变化。结果表明，低温胁迫下，绿藻L4内高含量的SOD、POD和CAT等活性氧清除IIii够消除膜脂过氧化产生的02-，使MDA和脂氧合酶含量下降，膜脂过氧化水平降低。其中CAT的含量极低，在清除活性氧方面几乎没有作用。经过较强的UV-B辐射，绿藻L4体内产生了较多的活性氧，但CAT和SOD等清除剂活性减少或只有少量增加，此时膜脂过氧化水平

6、提高。高盐胁迫下，冰藻细胞内的膜脂过氧化水平较低。而抗氧化酶系中POD和CAT的含量明显升高，SOD的含量减少，表明高盐胁迫下主要的活性氧为H202和·OH，而02·一含量较少。由此可见，这3种胁迫条件下，几种抗氧化酶系统表现了较高的活性，不仅表现了清除自由基的能力，而且也是体现生物抗性的一种标志。(4)利用分离效率高的水双相系统对南极绿藻L4的质膜进行提取，气相色谱方法分析低温和高盐胁迫下脂肪酸成分的变化。研究结果表明，南极绿藻L4细胞中含有较高的不饱和脂肪酸，这是对南极极端环境的一种适应。低温胁迫下，绿藻L4中饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的含量明显下降

7、，而多不饱和脂肪酸的含量明显升高，并且20碳以上的长链脂肪酸所占的比例明显降低。另外，一个最明显的变化就是C18：3脂肪酸含量的明显增加，新出现了两个不饱和脂肪酸C20：1和C20：3。由此可见，细胞膜中饱和脂肪酸含量的降低、不饱和脂肪酸含量的升高、支链的增加以及链长度的降低在绿藻L4的抗冻性方面起着重要的作用。高盐胁迫下绿藻L4质膜中饱和和单不饱和脂肪酸所占的比例增加，多不饱和脂肪酸减少，膜的流动性和渗透性降低，减少了高栽对质膜的损伤。(5)利用光学显微镜、扫描和透射电镜对南极绿藻L4在低温(一4～一6℃)、Uv_B辐射(70皿·m-2．s“)和高盐(

8、99％o)胁迫下的形态和超微结构进行南极潍藻Chla,'；{ydomonas印．