全 文 ：　第 29卷　第 3期 青岛 海 洋 大 学 学 报 29( 3): 474～ 478　
　 1999年 7月 JO RNAL O F OCEAN UNIV ERSITY OF QINGDAO July, 1999　
江蓠属藻胆体的研究
Ⅱ . 藻胆体的荧光光谱特性
张学成　程晓杰　隋正红　魏　东　刘晨临　徐年军
(青岛海洋大学海洋生命学院 ,青岛 , 266003)
摘　要　报道以青岛野生型龙须菜 ( w t )、黄色突变体 ( ye100)、 4株绿色突变体 ( g r180、 g r184、
g r186、 g r188)、委内瑞拉野生型龙须菜 ( lv )、南非野生型龙须菜 ( sa )及真江蓠 ( ga )为材料 ,用蔗糖密
度梯度离心法得到完整的藻胆体。 用 540nm激发 ,野生型的荧光发射峰位于 578nm和 670nm,相
对荧光强度 FAPB / FPE的比值为 1. 50。 几种材料的 PE和 APB荧光发射峰没有明显区别 (不超过
2nm) ,但两峰荧光强度比值显著差异。 结果显示 lv的 FAPB / FPE比值最低 ,只有 1. 20, g r186的比值
最高 ,为 5. 67,野生型中 sa也比较高 ,为 4. 79。 用 670nm激发 ,野生型龙须菜的荧光社发光谱有 5
个峰 ,分别为 499nm、 540nm、 568nm、 614nm、 650nm,与其吸收光谱一一对应。 野生型和突变体、不
同产地龙须菜及真江蓠的荧光发射峰的波长都与其吸收光谱相对应。
关键词　龙须菜 ;真江蓠 ;色素突变体 ;藻胆体 ;荧光光谱
中图法分类号　 Q949. 2+ 7; Q942. 5
藻胆蛋白是藻类植物的捕光色素天线蛋白 ,吸光范围约在 490～ 650nm,而叶绿素 a复合
体则只吸收 430～ 440nm和约 680nm的光 ,所以藻胆蛋白正好填补了叶绿素 a的光谱空白 ,并
能高效地将其吸收的光能传递给 PSⅡ反应中心的叶绿素 a,使藻类植物可以在特殊的生态条
件下更有效地利用光能进行光合作用。这对于生活在水下的藻类十分重要 ,因为投射到水下的
光中 ,蓝绿光的比例比空气中要高得多。
藻胆蛋白根据颜色可分为:红色的藻红蛋白 ( phycoery thrin, PE) ,蓝色或紫色的藻蓝蛋白
( phycocyanin, PC)和孔雀蓝色的异藻蓝蛋白 ( allophycocyanin, APC) ,其光能传递顺序为: PE
→ PC→ APC→ APB(发射长波长荧光的 APC-B[ 1] )→ Chl a,传递效率在 90%以上 [2 ]。藻胆蛋白
在光合作用原初理论及光合进化研究方面颇具优越性 ,国内有关藻胆蛋白和藻胆体的报道很
多 ,红藻中主要以红毛菜 ( Bangicphyceae) [4 ]、紫菜 ( Porphy ra sp. ) [5～ 9 ]和多管藻 ( Polysiphonia
urceolata ) [10, 11 ]为研究材料 ,本文是以重要的产琼胶藻江蓠为对象 ,研究这个属中不同产地的
龙须菜、龙须菜的突变体及真江蓠藻胆体的荧光光谱性质 ,以了解其结构、功能及其能量传递
的机理 ,通过比较龙须菜野生型和突变体以及不同产地龙须菜藻胆体之间存在的差异 ,把遗传
变异研究和光合作用研究结合起来 ,以期为藻类光合机理和光合进化研究积累有价值的实验
国家自然基金课题 ( 30370383号 )和国家攀登 B计划项目 ( PD-B 6-4-3)资助
收稿日期: 1998-07-30;修订日期: 1999-01-22
张学成 ,男 , 1940年 9月出生 ,硕士 ,教授。
资料。
1　材料和方法
1. 1材料　　青岛产野生型龙须菜 (Gracilaria lemanei formis ) ( w t )和真江蓠 (G. asiat ica ) ( ga )
采自青岛湛山湾 ,突变体 ye100、 g r180、 g r 184和 g r188经亚硝基胍诱变后获得 , g r186为 g r184
的突变枝条 ,委内瑞拉 ( lv )和南非 ( sa)产龙须菜是通过国际交流得到的。培养方法如张学成
等 [12, 13 ]所述。
1. 2方法
1. 2. 1藻胆体的分离　　见文献 [13 ]。
1. 2. 2荧光光谱测定　　用日立-850型荧光分光光度计测定室温荧光发射光谱。
2　结果
2. 1藻胆体的室温荧光发射光谱 ( 540nm激发 )　　用 540nm光激发 ,不同材料的龙须菜和真
江蓠藻胆体的室温荧光发射光谱有两个荧光峰 ,分别位于 578～ 580nm和 670～ 672nm (图 1、
图 2) ,前者是由 PE发射的 ,后者是由 APB发射的。值得注意的是 ,荧光发射光谱中发射波长
很一致 ,差异不超过 2nm,但是 APB与 PE荧光强度的比值 ( FAPB /FPE )有明显的差异 (表 1)。比
值最高的有 g r186( 5. 67) ,比较高的有 sa( 4. 79)和 g r188( 4. 06) ,比值最低的有 lv ( 1. 20) ,比较
低的有 gaB( 1. 31)和 w t( 1. 50)。在不同产地的野生型材料中 ,只有 sa比较高 ,其余都很低 ;在
4株绿色突变体中比值差别也很明显 ;真江蓠的两种不同的藻胆体 gaB和 gaP的 FAPB /FPE比
值也很不一致。
表 1　不同材料龙须菜和真江蓠完整藻胆体的室温荧光发射光谱 ( 540nm激发 )
Table 1　 Room tempera ture fluo rescent emission spectra o f PBS from
G. lemaneiformis and G. asiatica (λex= 540nm )
材料
Material
w t ye100 gr180 gr184 g r186 g r188 lv sa ga P gaB
PE发射峰 ( nm)
Fluo rescen t emis sion 587 578 580 580 578 578 580 578 578 578
peaks of PE(nm)
APC发射峰 ( nm )
Fluoerscen t emis sion 670 671 670 672 671 670 672 672 672 670
peaks of APC(nm)
FAPB /FPE 1. 50 1. 89 2. 06 2. 34 5. 67 4. 06 1. 20 4. 79 3. 60 1. 31
2. 2藻胆体室温荧光激发光谱 ( 670nm发射 )　　野生型龙须菜的 670nm荧光峰激发光谱有 5
个峰 ,如图 3所示 ,分别为 499nm、 540nm、 568nm、 614nm和 650nm ,与其吸收光谱一一对应。
其中 499nm、 540nm和 568nm峰为 PE峰 , 614nm为 PC峰 , 650nm为 APC峰。这说明: 670nm
4753期 张学成 ,等:江蓠属藻胆体的研究
的荧光发射峰是由 PE、 PC和 APC吸收的光能传递给 APB后发射出来的。 5种突变体的
670nm荧光峰激发光谱各峰的波长列于表 2,各荧光峰的波长都与其吸收光谱相对应。不同产
地龙须菜和真江蓠藻胆体的 670nm荧光峰激发光谱与野生型龙须菜一样 ,都有 5个峰 ,见图
4。 分别与它们的吸收光谱一一对应 ,各个峰的波长列于表 2。
图 1　野生型和突变型龙须菜藻胆体
室温荧光发射光谱 ( 540nm激发 )
Fig. 1　 Th e ro om tempera ture fluor escent emission
spectra o f PBS from G. lemaneif ormis
and its mutants. (λex= 540nm )
图 2　不同产地龙须菜和真江蓠藻胆体
室温荧光发射光谱 ( 540nm激发 )
Fig . 2　 The room tempera tur e fluo rescent emission
spect ra o f PBS f rom G. lemaneiformis
o f differ ent habita ts and G. asiatica. (λex= 540nm)
图 3　野生型和突变型龙须菜藻胆体
室温荧光发射光谱 ( 670nm激发 )
Fig. 3　 Th e ro om tempera ture fluor escent emission
spectra o f PBS from G. lemaneif ormis
and its mutants. (λex= 670nm )
图 4　不同产地龙须菜和真江蓠藻胆体
室温荧光发射光谱 ( 670nm激发 )
Fig . 4　 The room tempera tur e fluo rescent emission
spect ra o f PBS f rom G. lemaneiformis
of diffe rent habitats and G. asiatica. (λex= 670nm)
3　讨论
用 540nm激发时 , w t的两个荧光发射峰为 578nm和 670nm ,绿色突变体 g r180和 g r184
有红移现象 ,差异为 2nm ,可能是生色团构象变化而造成的。野生型中 lv也有这种现象。值得
注意的是 ,两峰荧光强度比值明显不同。在红藻中 ,完整藻胆体 APB与 PE相对荧光强度的比
值 ,紫球藻 ( Porphyridium cruentum )分离的藻胆体的室温荧光发射光谱中此两峰的比值仅为
476 青　岛　海　洋　大　学　学　报 1 9 9 9年
表 2　不同材料龙须菜和真江蓠完整藻胆体的室温荧光发射光谱 ( 670nm激发 )
Table 2　 Room tempera ture fluo rescent emission spectra o f PBS from
G. lemaneiformis and G. asiatica (λex= 670nm )
材料
Material
w t ye100 gr180 gr184 g r186 g r188 lv sa ga P gaB
PE发射峰 ( nm) 499 499 495 496 499 498 498 498
Fluo rescen t emis sion 543 543 496 495 543 543 543 542 542 540
peaks of PE(nm) 568 568 573 572 568 568 567 568 568 568
PC发射峰 ( nm)
Fluo rescen t emis sion 614 614 617 616 622 616 613 612 616 616
peaks of PC(nm)
APC发射峰 ( nm )
Fluo rescen t emis sion 650 650 650 650 650 650 650 650 650 650
peaks of APC(nm)
FAPB /FPE 1. 50 1. 89 2. 06 2. 34 5. 67 4. 06 1. 20 4. 79 3. 60 1. 31
1. 5,华北半叶紫菜为 3. 5[15 ]。 本文的结果 ,总的看来是野生型材料较低而突变体较高 ,野生型
龙须菜中 lv的 FAPC /FPE最低 ,为 1. 2, sa的 FAPB /FPE比值最高 ,为 4. 79,说明不同材料光身光能
传递的差异。突变体中 ye100 FAPB /FPE最低 ,为 1. 89, gr 186最高 ,为 5. 67,说明 w t与突变体之
间 ,以及不同的突变体之间的差异。 gaP和 gaB的 FAPB /FPE比值也有明显差异 ,说明同一个物
种中两种不同的完整藻胆体之间也有功能上的区别。
一个光合器应当是吸收短波长的光 ,发射出长波长的光。FAPB /FPE的比值高 ,表明 PE的相
对含量低 ,光能利用率高 ; FAPB /FPE的比值低 ,表明 PE的相对含量高 ,光能利用率低。在有些情
况下 ,藻胆体中的 PE的数量多于维持光合作用的必要量 , PE吸收光能 ,有一部分光能不能传
递到 PSⅡ ,而是以荧光形式放出来 ,从某种意义上说 ,这部分 PE是一种储存蛋白 [3 ]。我们以前
的实验结果也与此相符 [12, 14, 16, 17 ]。 而且有些绿色突变体中 , PE的数量减少 , PC的作用可能不
仅是传递光能 ,而且还捕获光能。
670nm激发时 ,产生 4～ 5个峰 ,分别与它们的吸收光谱相吻合 ,说明藻胆体的 PE、 PC和
APC吸收的能量都能传递到藻胆体末端受体 APB,发射出 670nm的荧光。
参考文献
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Study on Phycobilisome of Gracilaria
Ⅱ . Characteristics of Phycobilisome Fluorescent Emission Spectra
Zhang Xuecheng　 Cheng Xiao jie　 Sui Zhenghong
Wei Dong　 Liu Chenlin　 Xu Nianjun
(College of Marine Li fe Sciences , Ocean University of Qingdao, Qingdao, 266003)
Abstract　 A comparison of dif ferent room tempera ture f lo rescent emission spect ra o f
phycobi li some was made in the present paper. The emission peaks of 540nm of w t w ere
at 578nm and 670 nm , and the relativ e f luorescence ratio of FAPB /FPE was 1. 50. Com-
pared wi th w t , the room tempera ture f luorescent emission spect ra o f these ma terials
w ere basically the same ( wi thin 2nm ) , but the fluorescence intensi ty ra tio v aried re-
markably. The ra tio FAPB /FPE of lv was the low est , only 1. 2, and that of g r186 w as the
highest , 5. 67. The emission peaks of 670nm of w t were at 499nm, 540nm , 568nm,
614nm and 650nm , respectiv ely. Of all the ma terials, including w t and mutants, w t
f rom dif ferent habi ta ts of Gracilaria lemaneiform is , and G. asiatica , the wavelengths o f
emission peaks were cor responding to those of their abso rption peaks, respectiv ely.
Key word　 Gracilaria lemanei formis; Gracilaria asiatica; pigment mutants; phycobili-
some; f luo rescent spect ra
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