潮间带大型海藻在UV-B辐射增强条件下的分子响应机制研究

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1、分类号：Q94学号：201500370007硕士学位论文潮间带大型海藻在UV-B辐射增强条件下的分子响应机制研究ResearchonmolecularresponsemechanismofintertidalmacroalgaeunderenhancedUV-Bradiation研究生姓名：王秀静指导教师：李丽霞副教授学科门类：理学专业名称：生物学论文提交日期：2018年4月1日烟台大学硕士学位论文摘要当前，由于人类活动、工农业发展及一些自然因素的影响，环境遭到了极大的破坏。平流层中臭氧的减弱导致辐射到地表的紫外线增强，这成为全球主要环境问题

2、之一。由于潮间带地处海陆交界之间，因此对外界环境变化较为敏感。生长在潮间带的大型海藻会受到浮动范围最大的光照辐射，尤其在海浪退去的低潮时，无海水覆盖的大型海藻必将全部展露于光下，因将会受到比淹没时更严重、更直接的UV-B辐射危害。迄今为止，对于UV-B辐射对潮间带大型海藻的研究，主要集中在UV-B辐射对海藻的生长发育、DNA损害、呼吸作用和单一的抗氧化酶活性等方面，而潮间带大型海藻应对UV-B辐射增强时的分子响应机制尚缺乏系统研究。因此，本文选择烟台沿海常见的潮间带大型海藻孔石莼和鼠尾藻为实验材料，通过测定叶绿素含量及叶绿素荧光参数，研究UV

3、-B作用下海藻光合生理特性的变化趋势；利用双向电泳技术分析UV-B处理下藻体内可溶性蛋白种类及表达强度的变化，剖析紫外胁迫因素与蛋白表达趋势的相关性问题；通过RNA-seq建库测序来研究海藻转录信息的变化，进一步探究孔石莼和鼠尾藻对UV-B辐射增强的分子生物学响应机制。具体实验结果如下：（1）叶绿素含量及叶绿素荧光参数对UV-B辐射的响应叶绿素是植物进行光合作用最基础的物质，叶绿素含量的测定是表征植物生长的重要指标。随着UV-B辐射增强，孔石莼光合色素含量均明显下降，显著性分析表明，Chl.a、Chl.b和Car与对照组相比，均存在极其显著性

4、差异（P<0.01）。鼠尾藻各种光合色素含量亦呈下降趋势，Chl.a及Car均与对照差异达到极显著水平（P<0.01）。叶绿素荧光参数是描述植物光合生理状态和机制的一组变量或常数，能反映植物的内在特性，是探究植物光合作用和外界环境之间关系的重要指标。本研究中，孔石莼及鼠尾藻最大光化学效率Fv/Fm与CK组相比均呈现显著下降的趋势，处理第5天降到最低值（P<0.01）；非光化学淬灭系数NPQ值均随着UV-B胁迫程度的增加而逐渐增加，但增加的幅度不同，孔石莼NPQ值上升的幅度略高于鼠尾藻；孔石莼的光化学淬灭系数qp数值在UV-B处理下始终呈现降低

5、的总1烟台大学硕士学位论文体趋势（P<0.01），而鼠尾藻呈先降后升的波动性变化；孔石莼的最大利用效率alpha在处理第3天达到极显著差异（P<0.01）,鼠尾藻则在处理第5天与对照达到极显著差异（P<0.01）。（2）孔石莼和鼠尾藻藻体中蛋白表达对UV-B辐射的响应双向电泳分析表明，UV-B辐射增强导致孔石莼与鼠尾藻蛋白质表达均受到抑制，蛋白总数量呈降低趋势。经PDQuest软件分析，孔石莼的蛋白质分子质量主要集中在14-30kD之间，等电点范围在8-9之间蛋白所占比例最大；鼠尾藻的蛋白点分子质量主要集中在15-30kD之间，蛋白等电点分布

6、为0-5之间比例最高。对照与UV-B处理间差异蛋白主要为蛋白表达丰度及蛋白种类的变化。（3）孔石莼和鼠尾藻藻体中基因表达对UV-B辐射的响应RNA-seq分析结果表明，孔石莼经UV-B辐射后免疫响应基因、免疫系统进程基因、病毒应答基因、细胞程序性凋亡调节基因的表达上调。其中，免疫响应基因在差异表达基因（DEGs）中富集最显著。而鼠尾藻经UV-B辐射后，参与调控发育过程、免疫过程、多细胞组织过程、再生过程和信号传导过程的表达基因全部下调。KEGG分析表明，孔石莼大多数DEGs富集在核糖体、新陈代谢等途经；鼠尾藻在UV-B辐射增强条件下的DEGs

7、富集在RNA转录、内质网蛋白修饰过程、核糖体、吞噬小体等通路中，其中，富集在吞噬小体和内质网蛋白修饰过程中的基因最多。关键词：孔石莼、鼠尾藻、叶绿素荧光、双向电泳、RNA-seq2烟台大学硕士学位论文AbstractDuetohumanactivities,naturalfactors,andthedevelopmentoftheindustrialandagriculturalproduction,theenvironmenthasbeengreatlydamagedandaffected.Theweakeningoftheozonelay

8、erinthestratospherehasledtotheincreaseofultravioletradiationreachingtheearth'ssurf