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增强的UV-B辐射对角叉菜（Chondrus ocellatus Holm）各个阶段生长发育的影响

作　者: 鞠青
导　师: 唐学玺
学　校: 中国海洋大学
专　业: 生态学
关键词: 角叉菜不同生长阶段 UV-B辐射 CPDs MAAs
分类号: S917.3
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文采用实验室生态学的方法,研究了增强的UV-B辐射对大型红藻角叉菜（Chondrus ocellatus Holm）生活史中各个生长发育阶段的影响。通过显微观察、CPDs、藻红蛋白、叶绿素a、MDA及MAAs等指标检测,全面探讨了UV-B辐射持续增强对角叉菜的伤害特征,藻体内相应的修复以及防御机制。1、UV-B辐射对角叉菜果孢子及四分孢子生长及发育的影响UV-B辐射能够显著影响角叉菜四分孢子（雌雄配子体）和果孢子（孢子体）的生长发育,以及其藻体内的多项生理生化指标。高剂量的UV-B辐射能够引起角叉菜幼体的盘状体增长缓慢,边缘模糊,细胞排列松散以及藻体严重褪色。低剂量的UV-B辐射(36 J·m^-2·d^-1)能够促进角叉菜幼体的生长发育,藻体内的CPDs、MAAs含量显著增加,而叶绿素a和藻红蛋白含量显著下降。当UV-B辐射剂量为144 J·m^-2·d^-1时,藻体内的DNA光修复酶被激活,使藻体DNA内CPDs含量显著下降。当UV-B辐射剂量为36 J·m^-2·d^-1时,角叉菜幼体内的藻红蛋白和叶绿素a的含量急剧下降,并且随着UV-B辐射剂量的持续增大,藻红蛋白和叶绿素a含量持续降低。液相质谱分析显示,经UV-B辐射的诱导后,角叉菜四分孢子内含有palythine和asterina-330两种MAAs,果孢子中含有palythine、asterina-330和shinorine三种MAAs,低剂量的UV-B辐射(36 J·m^-2·d^-1)能够诱导角叉菜幼体产生大量的MAAs,但随着UV-B辐射剂量的升高,MAAs作为紫外吸收物质和抗氧化剂被消耗,导致含量逐渐降低。实验还发现角叉菜果孢子对低剂量的UV-B辐射较为敏感,但是随着UV-B辐射剂量的升高,四分孢子损伤更为严重,表明四分孢子对高剂量的UV-B辐射更为敏感。2、不同光修复条件对UV-B辐射后的角叉菜四分孢子以及果孢子修复的影响3、实验采用不同光质的光修复条件对UV-B辐射后的角叉菜孢子进行修复。.的。研究发现UV-B辐射后的角叉菜四分孢子（雌雄配子体）和果孢子（孢子体）对光修复条件具有不同的响应。低剂量UV-B辐射的角叉菜四分孢子在红光修复条件下生长情况较好;果孢子在PAR修复条件下生长情况较好,并且PAR在UV-B辐射后对角叉菜孢子损伤的修复有重要作用。蓝光修复条件下,角叉菜四分孢子和果孢子生长缓慢。研究结果发现,黑暗条件能够刺激角叉菜孢子DNA暗修复机制的活性,而蓝光能激发角叉菜光修复酶的活性,提高DNA的修复效率。角叉菜果孢子实验中,正常光照培养（ PAR）和蓝光修复条件下,角叉菜藻体内的藻红蛋白在36 J·m^-2·d^-1时显著增长,然后才开始下降。而且在角叉菜四分孢子中,黑暗、红光以及蓝光修复条件能降低MAAs合成系统对UV-B辐射的敏感性。总体来说,在含有各种光质的PAR修复条件下,UV-B辐射后的角叉菜幼体生长迅速,修复情况较好。4、急性UV-B辐射对角叉菜孢子体和配子体幼体的影响实验选取了幼体阶段的角叉菜孢子体和配子体,研究了急性UV-B辐射对角叉菜幼孢子体以及配子体的影响。通过测量环丁烷嘧啶二聚体（CPDs）、藻红蛋白、叶绿素以及UV-B吸收物质MAAs,在不同UV-B辐射时间内的含量变化,检验UV-B辐射对角叉菜幼体各种生理生化进程的影响。在角叉菜雌雄配子体和孢子体中,UV-B辐射进行到10min时,藻体中CPDs有小幅下降,之后随着辐射时间的延长,藻体内的CPDs含量显著上升。UV-B辐射对角叉菜幼体的色素含量也有显著的影响,随着UV-B辐射时间的延长,藻体内藻红蛋白和叶绿素a的含量显著降低。少量的UV-B辐射能够刺激孢子体和配子体藻体内产生大量的MAAs,之后随着UV-B辐射时间继续延长,MAAs作为UV-B辐射吸收物质或者抗氧化剂被消耗掉,MAAs含量逐渐降低。5、增强的UV-B辐射对角叉菜雌雄配子体和孢子体成体的影响实验采用角叉菜配子体和孢子体材料,通过显微观察以及藻体内CPDs、藻红蛋白、叶绿素a、MDA和MAAs含量检测研究UV-B辐射增强对角叉菜成体生长发育的影响以及藻体内UV-B吸收物质含量的变化。研究结果表明,高剂量的UV-B辐射能够使角叉菜孢子体和雌配子体叶状体变薄,颜色变浅（色素出现漂白现象）,斑块状褪色,边缘腐烂,叶状体表面粗糙;另一方面在高剂量UV-B辐射条件下果孢子囊严重漂白,角叉菜繁殖被抑制。1d的72 J·m^-2·d^-1 UV-B辐射剂量条件下,孢子体和雌配子体内CPDs含量有小幅上升趋势,之后随着UV-B辐射剂量的增加和时间的延长,CPDs含量逐渐升高。UV-B辐射剂量为72和144 J·m^-2·d^-1时,能够诱导角叉菜成体内的藻红蛋白和叶绿素a的产生,随着UV-B辐射时间的延长和剂量的增加,藻体内的MDA含量显著升高。低剂量的UV-B辐射还能够诱导角叉菜成体内MAAs含量的增加。实验结果还表明,角叉菜雌配子体对UV-B辐射较为敏感,更容易受到UV-B辐射的损伤。

全文目录

摘要  5-8
Abstracts  8-19
1. 文献综述  19-46
  1.1 UV-B 辐射增强对大型海藻的影响  21-30
    1.1.1 UV-B 辐射对大型海藻分子水平的影响  21-24
    1.1.2 UV-B 辐射对大型海藻个体水平的影响  24-29
    1.1.3 UV-B 辐射对生态系统的影响  29
    1.1.4 UV-B 辐射对与其他环境因子的交互作用  29-30
  1.2 海藻对UV-B 辐射的响应机制  30-40
    1.2.1 藻类对UV-B 辐射的适应(Adaptation versus acclimation)  31-32
    1.2.2 光合系统的响应  32-33
    1.2.3 对于活性氧的清除  33-35
    1.2.4 DNA 修复  35-37
    1.2.5 光保护物质  37-40
  1.3 UV-B 辐射增强以及其他环境因子对角叉菜生长发育影响的研究进展  40-46
    1.3.1 UV-B 辐射以及不同光质和光强对角叉菜生长发育的影响及其响应  41-43
    1.3.2 温度对角叉菜生长发育的影响及其响应  43
    1.3.3 盐度对角叉菜生长发育的影响  43-44
    1.3.4 营养盐对角叉菜生长发育的影响  44-46
2 实验条件和参数—角叉菜的室内培养条件、辐射及修复时间的确定  46-60
  2.1 角叉菜的实验室培养  46-48
    2.1.1 材料与方法  46-47
    2.1.2 结果与讨论  47-48
  2.2 UV-B 辐射时间的确定  48-50
    2.2.1 实验材料与方法  48-49
    2.2.2 结果与讨论  49-50
  2.3 角叉菜在 UV-B 辐射后修复时间的确定  50-60
    2.3.1 实验材料与方法  50-54
    2.3.2 结果与分析  54-59
    2.3.3 讨论  59-60
3.U V-B 辐射对角叉菜果孢子及四分孢子生长发育的影响  60-81
  3.1 实验材料与方法  61-63
    3.1.1 实验材料  61
    3.1.2 培养用海水及PES 培养基  61
    3.1.3 角叉菜的培养及生长  61
    3.1.4 UV-B 辐射系统与辐射剂量  61-62
    3.1.5 形成环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)的量的测定  62
    3.1.6 MAAs 含量的测定  62
    3.1.7 藻红蛋白的测定  62
    3.1.8 叶绿素a 的含量测定  62-63
    3.1.9 数据统计  63
  3.2 结果与分析  63-77
    3.2.1 增强的UV-B 辐射对角叉菜果孢子和四分孢子损伤的研究  63-71
    3.2.2 增强的UV-B 辐射对角叉菜果孢子和四分孢子内UV-B 吸收物质-MAAs 含量的影响  71-77
  3.3 讨论  77-81
    3.3.1 关于增强的UV-B 辐射对角叉菜四分孢子以及果孢子生长发育影响的研究  77-79
    3.3.2 关于角叉菜四分孢子以及果孢子内UV-B 辐射吸收物质的研究  79-81
4. 不同光修复条件对UV-B辐射后的角叉菜四分孢子以及果孢子修复的影响  81-107
  4.1 实验材料与方法  82-84
    4.1.1 实验材料  82
    4.1.2 培养用海水及PES 培养基  82
    4.1.3 角叉菜的培养及生长状况的研究  82
    4.1.4 UV-B 辐射系统与辐射剂量  82-83
    4.1.5 不同光修复条件对UV-B 辐射后角叉菜孢子的修复  83
    4.1.6 形成环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)的量的测定  83
    4.1.7 MAAs 含量的测定  83-84
    4.1.8 藻红蛋白的测定  84
    4.1.9 叶绿素a 的含量测定  84
    4.1.10 数据统计  84
  4.2 结果与分析  84-102
    4.2.1 不同光修复条件对UV-B 辐射后角叉菜孢子生长的影响  84-91
    4.2.2 不同光修复条件对 UV-B 辐射后角叉菜孢子 DNA 修复影响  91-94
    4.2.3 不同光修复条件对UV-B辐射后角叉菜孢子叶绿素a和藻红蛋白含量的影响  94-99
    4.2.4 不同光修复条件对角叉菜孢子藻细胞内 UV‐B 辐射吸收物质‐MAAs 含量的影响  99-102
  4.3 讨论  102-107
    4.3.1 不同光修复条件对UV-B 辐射损伤后的角叉菜孢子修复的影响  102-105
    4.3.2 不同光修复条件对角叉菜四分孢子以及果孢子内 UV‐B 辐射吸收物质的影响  105-107
5. 急性 UV-B 辐射对角叉菜孢子体和配子体幼体的影响  107-117
  5.1 实验材料与方法  107-109
    5.1.1 实验材料  107-108
    5.1.2 培养用海水及PES 培养基  108
    5.1.3 角叉菜的培养及生长状况的研究  108
    5.1.4 UV-B 辐射系统与辐射剂量  108
    5.1.5 形成环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)的量的测定  108
    5.1.6 MAAs 含量的测定  108-109
    5.1.7 藻红蛋白的测定  109
    5.1.8 叶绿素a 的含量测定  109
    5.1.9 数据统计  109
  5.2 结果与分析  109-115
    5.2.1 急性UV-B 辐射对角叉菜雌雄配子体与孢子体内CPDs 含量的影响  109-111
    5.2.2 急性UV-B 辐射对角叉菜雌雄配子体与孢子体内藻红蛋白和叶绿素a 含量的影响  111-113
    5.2.3 急性UV-B 辐射对角叉菜雌雄配子体与孢子体内MAAs 含量的影响  113-115
  5.3 讨论  115-117
6. 增强的 UV-B 辐射对角叉菜雌配子体和孢子体成体的影响  117-131
  6.1 实验材料与方法  118-120
    6.1.1 实验材料  118
    6.1.2 培养用海水及PES 培养基  118
    6.1.3 角叉菜的培养及生长  118
    6.1.4 UV-B 辐射系统与辐射剂量  118-119
    6.1.5 形成环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)的量的测定  119
    6.1.6 MAAs 含量的测定  119
    6.1.7 藻红蛋白的测定  119
    6.1.8 叶绿素a 的含量测定  119
    6.1.9 MDA 含量的测定  119
    6.1.10 数据统计  119-120
  6.2 结果与分析  120-128
    6.2.1 增强的UV-B 辐射对角叉菜雌雄配子体和孢子体损伤的研究  120-127
    6.2.2 UV-B 辐射对角叉菜雌配子体和孢子体UV-B 吸收物质的影响  127-128
  6.3 讨论  128-131
7. 结论与认识  131-135
  7.1 UV-B 辐射后角叉菜四分孢子（雌雄配子体）和果孢子（孢子体）的损伤和响应  131-132
  7.2 结论  132-134
    7.2.1 增强的UV-B 辐射能阻碍角叉菜早期发育以及影响藻体的多项生理生化指标  132-133
    7.2.2 不同的光质对UV-B 辐射后角叉菜四分孢子和果孢子的各种修复机制具有不同的影响  133
    7.2.3 UV-B 辐射时间与角叉菜角叉菜孢子体和配子体幼体的损伤呈剂量-效应关系  133
    7.2.4 增强的UV-B 辐射能影响角叉菜成体的生长  133-134
  7.3 创新点  134-135
附图  135-144
参考文献  144-166
学术论文发表情况  166-167
致谢  167

增强的UV-B辐射对角叉菜（Chondrus ocellatus Holm）各个阶段生长发育的影响

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