高温胁迫下半叶马尾藻中国变种生理生化响应及其耐热机制的初步研究

来源 :广东海洋大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:duan01
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半叶马尾藻中国变种(Sargassum hemiphyllum var.chinense)在其漫长的生活周期内,温度是影响并制约其生长发育的重要因子,初夏藻体遇到高温生长缓慢,之后进入休眠阶段,至11月份温度降低才又重新出苗,生长期的相对较短及漫长的休眠期严重制约着半叶马尾藻栽培产业的发展和原材料市场供应。而解决半叶马尾藻栽培实际问题的根本在于缓解高温胁迫对半叶马尾藻生长造成的伤害,提高其耐热性,最终培育出抗逆性高的新品种。本研究以采自我国雷州半岛2种马尾藻常见种为供试材料,实时测定2种马尾藻高温处理后的电导率,并结合Logistic方程,计算出各自的半致死温度(LT50),并对其耐热性进行评价;同时,研究了在不同高温胁迫下,半叶马尾藻中国变种生长、膜脂过氧化物、抗氧化酶系统、光合色素、渗透调节物质的响应规律,最后研究了施加外源SA和Ca2+对高温逆境胁迫下半叶马尾藻幼苗生理代谢特征的影响,分析外源SA和Ca2+对半叶马尾藻受高温胁迫伤害进行调控的可行性,以筛选出缓解半叶马尾藻耐高温的适合外源物质及其浓度。主要研究结果如下:(1)高温胁迫下2种马尾藻LT50测定和耐热性分析。结果显示:2种马尾藻藻叶经高温处理后,处理温度与细胞伤害率之间呈现类“S”型曲线,显著性检验,符合Logistic方程。经计算得出,半叶马尾藻中国变种(LT50)为46.2℃,亨氏马尾藻为51.4℃,依据半致死温度的大小,初步判定2种马尾藻的耐热性的强弱次序为:半叶马尾藻中国变种<亨氏马尾藻。(2)研究不同高温胁迫下,半叶马尾藻中国变种生长、膜脂过氧化物、抗氧化酶系统、光合色素、渗透调节物质的变化情况。结果表明:1)试验期间,除了CK组持续缓慢升高外,各处理组的RGR均表现出不同程度的持续降低的变化趋势;2)与CK组比,处理组光合色素含量均明显降低,且下降幅度与处理温度及处理时间呈正相关关系;3)MDA含量总体呈先上升后下降的变化趋势,在24h时各组实现试验周期内峰值;4)36h内,各组SOD活性总体呈缓慢上升趋势,36h时均达到最大值;POD活性整体呈现先上升后下降的趋势;CAT活性在24h内,变化不显著(P>0.05),平均保持在1.946 U/mgprot左右,自24h开始,处理组(26℃、29℃、32℃)增长迅速,36h时,各组达到峰值,至72时,与CK组间未有显著差异;5)自24h开始,处理组(26℃、29℃、32℃)可溶性蛋白含量随着时间延长均一直呈大幅度下降,72h后,其含量比其24h时相比,分别下降了161.54%、213.46%、250%。CK组游离脯氨酸含量相对比较稳定,且一直保持较低水平,平均为2.99 mg·g-1,26、29、32℃高温处理24h后,呈大幅度增长,且游离脯氨酸含量与处理温度间存在正相关效应。(3)为了研究外源水杨酸(SA)对半叶马尾藻受高温胁迫伤害进行调控的可行性,筛选出其适宜浓度。以半叶马尾藻中国变种为材料,研究了不同浓度水杨酸对高温逆境下藻体生理代谢的影响。结果显示:1)RGR随着SA浓度的升高,总体呈现先增高后降低的变化趋势,浓度至10.0μg·mL-1达最高值;2)处理组(5.0、10.0μg·mL-1)处理12h时,其Chl-a含量迅速增长,至24h时,10.0μg·mL-1为同期各组中最大值;在处理12h时,5.0、10.0、20.0μg·mL-13个处理组Car含量增长比较快,至24h时,各组均达到同组试验期间最大值;3)试验周期内,各处理组MDA生成量均低于CK组,其中10.0μg·mL-1处理组在72h内,其MDA生成量在各阶段均低于为其他各组,为最低值,5.0μg·mL-1处理组略高之,50μg·mL-1处理组最高;4)试验周期内,其抗氧化酶活性总体表现出先上升后下降的变化特征。至24h时,各组3种抗氧化酶含量均达到同组试验周期内最高值,其中以10μg·mL-1处理组的SOD、POD含量增长最为明显,处于同期所有处理组中的最大值,与CK组存在显著差异(P<0.05);5)各处理组均在不同程度上提高了可溶性蛋白含量,24h内,各处理组均呈现增长趋势,至24h时,各处理组均达到最大值;游离脯氨酸含量总体呈现先增长后降低的变化趋势,当处理至12h时,各处理组均达到最大值,其中10.0μg·mL-1上升趋势最为明显。(4)为了研究外源钙(Ca2+)对半叶马尾藻受高温胁迫伤害进行调控的可行性,筛选出其适宜浓度。以半叶马尾藻中国变种为材料,研究了不同浓度CaCl2对高温逆境下藻体生理代谢的影响。1)随着处理浓度的升高,RGR总体呈现先增长后降低的趋势,至10.0 mg·mL-1达最高值;2)处理12h,各处理组叶绿素a含量均有所增长,24h时,其中20.0 mg·mL-1处理组增长至最大值,Car其变化趋势基本与Chl-a相似;3)MDA含量在试验周期内随着处理时间的延长均呈现上升的变化趋势,且试验期间各处理组MDA含量均低于CK组;4)36h内,各组藻体SOD活性总体呈现缓慢上升趋势,36h-48h期间,处理组极显著下降(P<0.01),POD活性总体呈现先上升后下降的变化趋势,至24h时,各组达到其试验周期内最大值;处理初期,藻体CAT活性与SOD、POD活性具有相似的变化特征,0h时各组间无显著性差异(P>0.05),至24h时,各处理组均有所增长,其中以5.0 mg·mL-1处理组增长最快;5)在处理24h内,各组SP含量随着处理时间的延长均呈现上升的变化趋势,至处理24h时,各组均达到周期内其最大值。
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