ctac胁迫下小球藻光系统ii的光合响应及机理

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1、学校代码10530学号201590150096分类号0817密级公开博士学位论文CTAC胁迫下小球藻光系统II的光合响应及机理学位申请人刘娜指导教师葛飞教授学院名称化工学院学科专业化学工程与技术研究方向环境化工二零一八年五月二十六日PhotosyntheticresponsesandmechanismsofphotosystemIIinChlorellavulgarisunderthestressofCTACCandidateLiuNaSupervisorProfessorGeFeiCollegeCollegeofChemicalEngineeringProgramCh

2、emicalEngineeringandTechnologySpecializationEnvironmentalChemistryandEngineeringDegreeDoctorofEngineeringUniversityXiangtanUniversitythDateMay26,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的

3、法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日2018年湘潭大学博士学位论文摘要藻类作为水环境中的初级生产者，具有生长速率高、营养物质吸收效果好和可资源化利用的优势。近年来，藻类在污水处理与能源开发中的研究与应用已取得很大进

4、展。季铵盐阳离子表面活性剂（QACs）是环境中分布广泛的一类污染物，能影响藻类生长及营养物质的吸收，然而关于QACs在水生生态环境与污水处理系统中存在的风险尚缺乏全面系统的认识。藻类光系统II（PSII）是光合机构中对外界环境胁迫最为敏感的组分，常被用于评价污染物的生物效应，但目前关于表面活性剂对藻类生长过程中PSII体系的光合响应及机理尚不明晰。因此，有必要从藻类光合响应的新思路评价QACs的环境生物效应，指导藻类生物技术在水处理中的运用。本论文以水环境中常见的的一种QACs十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）为代表，在基于小球藻对碳氮磷营养物质吸收的基础上，考察了CTA

5、C对小球藻（Chlorellavulgaris）生长及营养物质吸收影响；在此基础上，测定了CTAC胁迫下藻细胞的放氧活性、叶绿素荧光参数、PSII复合体系和反应中心活性，探讨了CTAC对PSII体系光合因子的影响；通过TEM和AFM观察了小球藻细胞形态、叶绿体形态结构、类囊体基粒数量及堆叠状况及PSII-OEC单体结构变化，明确了CTAC在叶绿体超微结构上对光合作用的影响；运用蛋白组学技术探究了CTAC对小球藻氮磷吸收过程中关键蛋白的表达变化；采用EPR和时间分辨XAS技术，从PSII体系放氧复合体参与的S态循环电子传递过程，剖析了CTAC对小球藻PSII体系光合电子传

6、递的影响。论文的主要结论如下：（1）探明了CTAC对小球藻生长及营养物质吸收的影响。小球藻生长和对碳氮磷营养物质的吸收与营养物质浓度有关，且营养物质浓度与小球藻生长之间的关系符合Monod方程，与营养物质吸收速率之间的关系符合Michaelis-Menton-方程，此外，无机碳浓度、藻细胞生长以及pH变化具有相关性，且HCO3形式的无机碳更容易促进小球藻的生长；在CTAC胁迫下，小球藻的生长速率下降，+3-对NH4-N和PO4-P的吸收量显著降低，表明CTAC对小球藻生长和氮磷吸收具有非常强烈抑制作用。CTAC显著降低了小球藻氮、磷初级代谢产物，谷氨酸（Glu）和能量物

7、质（ATP，ADP以及AMP）的含量。由此说明CTAC抑制了氮磷在细胞内的转化，从而导致藻细胞的生物量降低。（2）明确了CTAC对PSII体系光合活性的影响。CTAC胁迫下，小球藻叶绿素自发荧光强度在684nm强度变化较720nm处更为明显，表明PSII体系相对PSI体系对CTAC的胁迫更加敏感。光合荧光参数中ΦPSII，rETR和F0/FmICTAC胁迫下小球藻氮磷吸收过程中光系统II的光合响应及机理显著降低，表明CTAC降低了PSII体系的光能转化效率，并阻碍了该体系的光合电子传递。而NPQ和qN显著升高（P<0.05），表明PSII