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海洋中的微藻数量巨大,是海洋重要的初级生产力。微藻的光合活性与其生长和代谢物的产量直接相关,因此对微藻光合作用机理的研究一直是微藻研究的重要内容。作者以单细胞模式微藻莱菌衣藻作为研究材料对微藻的光合机理进行研究,以期对已有研究成果进行补充和阐释。 为获得莱菌衣藻的无菌培养藻株,采用不同浓度的4种常用抗生素对莱茵衣藻含菌培养物进行处理,发现在浓度低于100μ/mL的Amp及20μg/mL的Cmp处理下莱茵衣藻的细胞密度及叶绿素a的含量均增加,Kan及Tet各浓度的处理均使其细胞密度及叶绿素a的含量下降;用浓度50μg/ml的Amp和10μg/mL的Cmp处理后莱茵衣藻的实际光合效率Y(Ⅱ)及相对电子传递效率(rETR)先上升后下降,Kan及Tet各浓度的处理都使Y(Ⅱ)及rETR显著下降。综合4种抗生素对莱茵衣藻伴生菌的抑制结果,选用15μg/mL的Cmp进行莱茵衣藻的无菌化处理。 采用紫外线诱变方法对无菌化的莱茵衣藻进行诱变处理,在不同剂量紫外线下进行诱变后,利用Image-PAM进行突变藻株的筛选,获得一株光合参数发生显著变化的莱茵衣藻藻株。与野生莱茵衣藻相比,该藻株Y(Ⅱ)显著降低,Y(NO)显著升高,该突变株的叶绿素a荧光峰波长为Ex440nm/Em682nm,吸收波长较野生株减小了2 nm,相同细胞密度下突变株产生的叶绿素荧光强度显著高于野生株,正常条件下突变株的生长速度慢生长周期长,其生长受光照强度波动的影响较大,在抑制野生株生长的强光下可以正常的生长;尽管突变株Y(Ⅱ)显著下降,但其光合自养的能力依然存在。 作者检测了突变株细胞结构和光合色素含量的变化,并利用Multi-Color-PAM对突变株和野生株光合参数在不同光强下的响应进行了检测。结果发现突变株与野生株莱茵衣藻的细胞大小没有差别,并且诱变株中的脂质体数量少。诱变株的叶绿素a的含量约为野生株的63%,叶绿素b的含量约为野生株的84%,叶绿素a与叶绿素b的比值明显低于野生株的3∶1,类胡萝卜素的含量约为野生株的70%。诱变株调节性能量耗散(NPQ)可以正常发挥功能,在低光强下的响应慢,随着光强的升高可达到与野生株相同的水平。 通过综合分析,认为该莱茵衣藻突变株光能的分配方向发生了转变,将光合系统的激发能转换由正常条件下的状态2转变为状态1,成为光能利用状态转换异常的莱茵衣藻突变株。对该突变株的深入研究,可以确定具体的突变位点,这将为微藻光能转换机制的阐释提供实验依据。