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24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究



全 文 :第36卷 第8期 海  洋  学  报 Vol.36,No.8
2014年8月 ACTA OCEANOLOGICA SINICA  August 2014
李静,王俏俏,徐年军,等.24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究[J].海洋学报,2014,36(8):82—90,doi:10.3969/j.issn.
0253-4193.2014.08.009
Li Jing,Wang Qiaoqiao,Xu Nianjun,et al.Effects of 24-epibrassinolide on the resistance of Gracilaria lemaneiformis to high tempera-
ture[J].Acta Oceanologica Sinica(in Chinese),2014,36(8):82—90,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2014.08.009
24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究
李静1,2,王俏俏1,2,徐年军1,2*,孙雪1,2,范美华1,2
(1.宁波大学 应用海洋生物技术教育部重点实验室,浙江 宁波315211;2.宁波大学 海洋学院 海洋生物工程重点实
验室,浙江 宁波,315211)
收稿日期:2013-10-18;修订日期:2013-12-26。
基金项目:国家自然科学基金项目(31072229,41376151);浙江省钱江人才项目(2007R10038)。
作者简介:李静(1990—),女,山东省菏泽市人,主要从事藻类生理及分子生物学研究。E-mail:745256887@qq.com
*通信作者:徐年军(1973—),男,湖北省赤壁市人,研究员,博士生导师。E-mail:xunianjun@nbu.edu.cn
摘要:本研究采用不同浓度24-表油菜素内酯处理海洋红藻龙须菜,研究热激胁迫后龙须菜的生长速
率、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、甘露醇、丙二醛、藻胆蛋白含量,以及HSP70、PE、GR基因的相对
表达水平变化规律。结果显示,0.1mg/L 24-表油菜素内酯的处理组生长速率最大,显著高于其他处
理组及对照组;叶绿素荧光参数Fv/Fm、qP和ΦPSⅡ均随高温逆境时间延长呈现下降趋势,荧光参数
NPQ随着高温逆境时间延长呈现先上升后下降的趋势,且处理组各项荧光参数值均高于对照组;处
理组的抗氧化酶(SOD和POD)的酶活显著高于对照组;甘露醇及藻胆蛋白含量均在0.1mg/L处理
组最高,在第三天达到最大值,而丙二醛含量则在0.1mg/L处理组最低,在第三天达到最小值;处理
组HSP70、PE、GR基因的相对表达量均高于对照组,且0.1mg/L处理组各基因表达量最高。以上
结果表明24-表油菜素内酯能提高龙须菜的抗高温能力,且0.1mg/L处理组效果最好。
关键词:龙须菜;24-表油菜素内酯;热激胁迫;抗高温
中图分类号:Q178.53 文献标志码:A 文章编号:0253-4193(2014)08-0082-09
1 引言
龙须菜Gracilaria lemaneiformis是一种重要的
产琼胶大型经济海藻。由于其具有较强吸收氮、磷的
能力,可用于推广栽培来修复富营养化海水和减轻海
区养殖污染[1]。龙须菜中的多糖和蛋白含有多种营
养成分和免疫活性物质,可作为海洋药物资源和名贵
海产品鲍鱼的饵料[2]。龙须菜原产于山东半岛,如今
在我国南部的福建和广东等海域也有大规模栽培[3],
高温胁迫是龙须菜栽培面临的关键问题。
油菜素内酯是一种新型植物激素,在植物体内含
量微少,而且提取成本高、工艺复杂[4],人工合成油菜
素内酯成为世界各地有机化学专家研究的热点。目
前已经合成20多种油菜素甾醇类化合物,其中以油
菜甾醇为原料大规模合成24-表油菜素内酯和高油菜
素内酯应用于研究生产[5]。24-表油菜素内酯作为人
工合成的油菜素内酯类似物,有着和油菜素内酯一样
极高的生理活性,广泛应用于农业生产。研究证明,
24-表油菜素内酯可以改善植物生理代谢功能,调节
植物生长发育的许多过程,如促进植物细胞伸长生
长,促进藻细胞分裂、有机物累积,微观组织分化等,
从而提高植物的品质和产量。在高温、高盐度、重金
属等逆境下能调节细胞的生理生化环境,促进其恢复
正常的生理代谢过程,增强植物的抗逆性[6]。
本文根据龙须菜栽培过程中对高温的不适应性,
测定高温胁迫下不同浓度24-表油菜素内酯处理组龙
须菜的生长速率、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、渗
透调节物质甘露醇含量、氧化产物丙二醛含量、藻胆
蛋白含量、蛋白质合成伴侣热激蛋白70基因
(HSP70)表达量、抗氧化酶谷胱甘肽还原酶基因
(GR)表达量以及光合色素藻红蛋白基因(PE)表达量
的变化。研究24-表油菜内酯对高温胁迫下龙须菜的
生理及分子水平影响,探讨24-表油菜素内酯对提高
龙须菜抵抗高温逆境能力的作用机制。
2 材料与方法
2.1 材料
供试材料为龙须菜981品系,采于福建宁德,实
验室保种培养1个月以上。将2mg 24-表油菜素内
酯(Sigma)溶于2mL 95%乙醇中配成母液,充分摇
匀后,4℃保存备用。
2.2 处理方法
于培养瓶中分别加入等量龙须菜和不同量的24-
表油菜素内酯母液,配制成0、0.004、0.02、0.1、0.5
mg/L 5个不同浓度,每个浓度3次平行,其中0浓度
为对照组。常温下培养24h后进行31℃高温胁迫。
培养条件:光照强度40μmol/(m
2·s),盐度25,光周
期L∶D(12h∶12h),每隔3d加一次Provasoli培养
基。生理实验分别于高温胁迫第0~6d的同一时间
点取样,样品用去离子水快速冲洗后吸干水分,液氮
快速处理后于-20℃保存,冷冻干燥后备用。分子实
验分别于高温胁迫第24h、48h的同一时间点取样,
液氮冻存备用。
2.3 生长速率测定
通过测定龙须菜培养6d后藻体鲜质量的变化
来计算龙须菜的相对生长速率RGR[7]:
RGR= (ln Wt-ln W0)/t×100%, (1)
式中,W0 为实验开始时藻的鲜质量,单位是g,Wt为
实验结束时藻的鲜质量,单位是g,t为实验天数,单
位是d。
2.4 叶绿素荧光参数的测定
用水样叶绿素荧光仪 MINI-PAM测定叶绿素荧
光参数。实验组为0.1mg/L处理组,对照组不添加
24-表油菜素内酯。测量前藻体先进行暗适应15
min,使用弱测量光测定F0,然后用饱和脉冲激发测
出最大荧光值Fm。荧光参数PSⅡ最大光能转换效
率(Fv/Fm)、实际光能转换效率(ΦPSⅡ)、非光化学
淬灭(NPQ)和光化学淬灭(qP)可以通过数据输出直
接获得[8]。
2.5 抗氧化酶活性测定
超氧化物歧化酶(SOD)测试盒(A001);植物过氧
化物酶(POD)测定试剂盒(A084)均购自南京建成生
物工程研究所。实验过程按照试剂盒说明书操作。
2.6 甘露醇含量测定
准确称取干藻样0.05g,加入4mL去离子水匀
浆后3 000r/min离心5min。接着取2mL上清液,
加入3.75mL 0.1mol/L CuSO4 溶液和2.5mL 3.8
mol/L NaOH溶液,涡旋振荡混匀后立即置于沸水浴
中加热5min,待样品冷却,3 000r/min离心5min,
取得上清液测定OD640。每个样品取3个平行[8]。
2.7 丙二醛(MDA)含量的测定
采用硫酸巴比妥法测定,
CMDA =6.45(A532-A600)-0.56A450(μmol/L),
(2)
根据提取液计算样品中所含 MDA 的量,单位为
μmol/g。
2.8 藻胆蛋白含量的测定
采用硫酸铵沉淀法测定,准确称取0.05g干藻
样,液氮研磨。在离心管中加入4mL l mol/L pH6.8
的PBS,先离心得到粉红色上清液,然后加入饱和度
55%的硫酸铵充分搅匀,放置于冰箱4℃下避光过夜,
沉淀得藻胆蛋白粗提物,测定上清液在D565nm、D615nm、
D650nm的值,具体计算方法参照朱招波等[8]。
2.9 HSP70、PE、GR基因的定量表达分析
龙须菜31℃不同时间处理后,液氮冻存研磨,用
plant kit试剂盒提取 RNA。然后用 PrimeScript TM
Reverse Transcriptase(takara公司)试剂盒反转录成
cDNA,-20℃保存。
RT-PCR所用的特异性引物为:HSP70正向引
物(5’-ACCTCCACCTAAATCAAA-3’)和反向引物
(5’-CTCAGCGTCAAGCAACTA-3’);PE正向引物
(5’-AGACGCTGTATCAGGAAT-3’)和反向引物
(5’-AGCCATACGACGGTTACT -3’);GR 正向引
物(5’-TACAACTGGGCAGAACGG-3’)和反向引物
(5’AAACACTGCGGTGGGAAT-3’);参照基因18s
正向引物(5’-TGCCGCCACCGTTTACTG-3’)和反
向引物(5’-ACCCGATTCAAACAAACCAA-3’)。
RT-PCR:反应体系为:SYBR Premix Ex TaqⅡ
(2×)缓冲液12.5μL,正向和反向引物 (10μmol/L)
各0.5μL,cDNA模版1μL,dH2O 10.5μL。仪器为
388期 李静等:24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究
Eppendorf荧光定量PCR仪。程序采用:95℃30s(1
cycle);然后40cycle(95℃15s,55℃30s,68℃30
s),荧光信号收集;接着对扩增产物进行溶解曲线分
析,程序为95℃30s,55℃30s,95℃15s(1cycle),
55~95℃,+0.5℃/cycle。
2.10 统计分析
数据处理采用Excel 2007、SPSS16.0统计软件进
行数据处理及统计分析.用one-way ANOVA 检验差
异的显著水平(p),设显著水平为p<0.05。
3 结果与分析
3.1 表油菜素内酯对高温下龙须菜生长速率的影响
藻体生长是其生理过程的综合表现。图1显
示,实验过程中,龙须菜相对生长速率随着24-表
油菜素内酯处理浓度的升高呈现先上升后下降的
趋势。当24-表油菜素内酯浓度为0.1mg/L时生
长速率达到最大值3.36%,比对照组2.51%增加
了36.64%,显著高于其他浓度处理(p<0.05)。
说明高温环境下添加适当浓度的24-表油菜素内
酯有利于龙须菜生长。
图1 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜
相对生长速率的影响
Fig.1 Effects of different concentration of 24-epibrassin-
olide on the RGR of G.lemaneiformis under high temper-
ature stress(mean±SD)
3.2 表油菜素内酯对高温下龙须菜叶绿素荧光参数
的影响
由图2可知,龙须菜的荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、
qP均呈现下降趋势,且经24-表油菜素内酯处理后各
个荧光参数都有所提高。其中处理组和对照组的
Fv/Fm在第一天均有所下降。第二天开始24-表油
菜素内酯处理组下降幅度减缓,比对照组减缓了
5.72%。且在整个高温胁迫实验过程中Fv/Fm都高
于对照组。ΦPSⅡ和qP与Fv/Fm下降趋势一致,从
第二天开始24-表油菜素内酯处理组下降幅度减缓,
第二天比对照组分别减缓了25.81%、10.18%。
NPQ与其他荧光参数不同,处理组和对照组都随着
高温逆境时间的延长大致呈现先上升后下降的趋势。
24-表油菜素内酯处理组NPQ第二天、第三天分别上
升了7.16%、17.32%,比对照组减缓了6.71%、
8.85%。由此可见,24-表油菜素内酯能提高龙须菜
的光合作用能力,从而增强其抗高温逆境能力。
3.3 表油菜素内酯对高温下龙须菜抗氧化酶活性的
影响
图3a显示,各组龙须菜SOD酶均呈现先上升后
下降的趋势,前三天各组SOD酶活性持续上升,在3
天均达到最大值,其中0.1mg/L、0.02mg/L处理组
与对照组差异显著(p<0.05)。在下降过程中除
0.004mg/L处理组外其他各组均高于对照组。POD
酶活性变化趋势同SOD,如图3(b),先逐步上升在第
三天0.1mg/L处理组POD活性达到最高,比对照组
增加37.56%,与其他处理组差异显著(p<0.05)。第
四天其他各组POD仍持续上升,但只有0.1mg/L处
理组与对照组差异显著(p<0.05)。实验后两天各组
POD均下降,但经24-表油菜素内酯处理的龙须菜
POD活性仍高于对照组。推测表24-油菜素内酯诱
导龙须菜耐热性提高与高温下保持龙须菜体内较高
的抗氧化酶活性有关。
3.4 表油菜素内酯对高温下龙须菜甘露醇和丙二醛
含量的影响
由图4a可见,高温下第一天对照组甘露醇含量
下降,处理组相对于对照组都有不同程度的提高,且
都和对照组差异显著(p<0.05)。第二、三天各处
理组甘露醇含量都有增长,第三天都达到最大值,其
中0.1mg/L比对照组增加了15.09%,与对照差异
显著(p<0.05)。之后甘露醇含量开始下降,但处
理组一直处于高于对照组水平。说明适当浓度的
24-表油菜素内酯有利于龙须菜体内甘露醇含量的
积累。
由图4b可见,高温第一、二天各组龙须菜 MDA
大量积累,第三天0.1mg/L和0.02mg/L处理组
MDA含量开始下降,分别比对照下降了20.76%、
18.22%,与对照组差异极显著(p<0.01)。且在整体
变化趋势中对照组 MDA含量一直高于处理组。说
明高温下添加24-表油菜素内酯处理可以减缓 MDA
在藻体细胞内的积累。
48 海洋学报 36卷
图2 24-表油菜素内酯对高温下龙须菜叶绿素荧光参数的影响
Fig.2 Effects of 24-epibrassinolide on the chlorophyl fluorescence parameters of G.lemaneiformis under high
temperature(mean±SD)
图3 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜抗氧化酶活性的影响
Fig.3 Effects of different concentration of 24-epibrassinolide on antioxidant enzymes activity of
G.lemaneiformis under high temperature stress(mean±SD)
3.5 表油菜素内酯对高温下龙须菜藻胆蛋白含量的
影响
由图5可知,藻红蛋白在处理第一天,除了0.1
mg/L浓度处理组外,其他各组的都有所下降,各组藻
红蛋白含量在第三天达到最大值,其中0.1mg/L处
理组含量最高,比对照组高出31.18%,与对照组差异
588期 李静等:24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究
图4 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜甘露醇和丙二醛含量的影响
Fig.4 Effects of different concentration of 24-epibrassinolide on the mannitol and MDA content of
G.lemaneiformis under high temperature stress(mean±SD)
显著(p<0.05)。第三天之后各组藻红蛋白含量虽然
都在下降,但处理组均高于对照组。藻蓝蛋白(PC)
在处理第一天,除对照组和0.004mg/L处理组有所
下降外,其余各组含量均增加,其中0.1mg/L处
理组的藻蓝蛋白比对照组多28.16%,与对照组差异
显著(p<0.05)。第二含量均开始增加,除0.004
mg/L处理组外其他各组在第三天达到峰值后开始下
降,但24-表油菜素内酯处理组都高于对照组。
图5 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜藻红蛋白和藻蓝蛋白含量的影响
Fig.5 Effects of different concentration of 24-epibrassinolide on the R-PE and R-PC content of
G.lemaneiformis under high temperature stress(mean±SD)
3.6 表油菜素内酯对高温下龙须菜HSP70、PE、GR
基因表达的影响
图6a显示,24h热激处理后,HSP70基因表达
量呈现先下降后上升趋势,由高到低依次为:
0.1mg/L处理组、0.5mg/L处理组、0.02mg/L处理
组、0.004mg/L处理组、对照组,处理组表达量均高
于对照组。如6b显示,热激处理48h后,表达量由
高到低依次为:0.1mg/L处理组、0.02mg/L处理
组、0.5mg/L处理组、0.004mg/L处理组、对照组。
该结果表明处理组HSP70基因的表达量均高于对照
组,且0.1mg/L浓度与对照组差异显著(p<0.05)。
24h热激后PE基因相对表达量趋势如图7a,由
68 海洋学报 36卷
高到低依次为:0.1mg/L处理组、0.02mg/L处理
组、0.5mg/L处理组、0.004mg/L处理组、对照组,
浓度为0.1mg/L处理组表达量与除0.02mg/L处
理组外其他各组差异性显著 (p<0.05)。48h热激
后的相对表达量如图7b,由高到低依次为:0.1mg/L
处理组、0.5mg/L处理组、0.02mg/L处理组、0.004
mg/L处理组、对照组,同样浓度为0.1mg/L处理组
表达量与对照组差异性显著 (p<0.05)。结果表明
处理组PE基因的表达量均高于对照组,在0.1mg/
L浓度最显著。
龙须菜在热激处理24h后,不同处理组GR相对
表达量情况如图8a,由高到低依次为:0.1mg/L处理
组、0.5mg/L处理组、0.002mg/L处理组、0.004
mg/L处理组、对照组,浓度为0.1mg/L处理组表达
量最高,与对照组差异性显著 (p<0.05)。48h热激
后,GR相对表达量情况如图8b,由高到低依次为:
0.1mg/L处理组、0.5mg/L处理组、0.02mg/L处
理组、0.004mg/L处理组、对照组,以0.1mg/L处理
组表达最高,与对照组差异性显著 (p<0.05)。结果
表明处理组GR基因的表达量均高于对照组,在0.1
mg/L浓度最显著。
图6 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜HSP70基因相对表达的影响
Fig.6 Effects of different concentration of 24-epibrassinolide on the relative expression of
HSP70 of G.lemaneiformis under high temperature(mean±SD)
图7 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜PE基因相对表达的影响
Fig.7 Effects of different concentration of 24-epibrassinolide on the relative expression of PEof
G.lemaneiformis under high temperature(mean±SD)
4 讨论
高温胁迫下,植物会打破体系原有的动态平衡,
导致氧代谢失调,造成活性氧、丙二醛的积累,改变膜
的透性,严重时对植物可造成致死性伤害[9];藻体中
的藻胆蛋白是PSⅡ捕光色素复合体,能够直接吸收
光能,作为天线色素参与光合作用,而且还可以作为
藻体细胞的贮存蛋白,有利于藻类在自然界中的生存
竞争,但高温极易导致藻体内色素蛋白复合体PSⅡ
失活,藻胆蛋白降解[10],使逆境下藻类的光合活性降
788期 李静等:24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究
图8 不同浓度24-表油菜素内酯对高温下龙须菜GR基因相对表达的影响
Fig.8 Effects of different concentration of 24-epibrassinolide on the relative expression of GRof
G.lemaneiformis under high temperature(mean±SD)
低,影响藻体生长。
研究结果显示油菜素内酯能提高小球藻细胞内
核酸和蛋白质的合成量,从而促进小球藻的生长和生
物量的合成[11];表油菜素内酯还能影响硅藻卡尔文
循环的关键酶,改善硅藻的生长生理[12];在油菜素内
酯对莱茵衣藻生物量积累和生长速度影响的研究中
发现,表油菜素内酯能够加速藻细胞的生长速度[13];
在高温胁迫下用表油菜素内酯处理甜瓜幼苗,结果提
高了甜瓜幼苗抗氧化酶活性,加强其对光能的捕获、
转换,促进幼苗的生长,降低高温胁迫的抑制
作用[14]。
张慎好等研究发现在发芽期用油菜素内酯浸种
能提高种子的发芽率并促进侧根生长、胚根生长[15]。
本实验结果显示添加24-表油菜素内酯的处理组生长
速率均高于对照组,24-表油菜素内酯提高了龙须菜
的生长速率。
曹云英和赵华发现表油菜素内酯能够增强稻苗
体内活性氧保护酶系统SOD和POD的活性和诱导
其表达,有效减轻高温对秧苗的伤害[16]。本实验中,
SOD、POD均随着高温逆境时间的增加而呈先上升后
下降的趋势。高温逆境刚开始时,龙须菜体内的抗氧
化酶系统受高温逆境诱导而启动,随着自由基的增
多,酶的活性不断上升以清除自由基,使其维持在平
衡状态。但处理组与对照组相比能显著地提高龙须
菜体内的SOD、POD,尤其以0.1mg/L和0.02mg/L
对龙须菜抗氧化酶的提高最为显著,与对照差异显
著。且以0.1mg/L 24-表油菜素内酯处理的龙须菜
SOD、POD活性最大。
高温逆境下藻类的光合活性会降低[17]。本实验
结果显示经高温逆境后,龙须菜的各个荧光参数Fv/
Fm、ΦPSⅡ和qP均下降。但是经过24-表油菜素内酯
处理后,各荧光参数的下降幅度都比对照要慢,说明
添加24-表油菜素内酯能在一定程度上改善高温逆境
下龙须菜的光合生理状态。Fv/Fm下降说明高温损
伤PSⅡ反应中心,而添加24-表油菜素内酯能够抑制
高温对PSⅡ反应中心的损伤,减缓高温对光合作用原
初反应的抑制,减轻对光合电子传递过程的阻碍。高
温能影响藻细胞对碳的固定与同化,ΦPSⅡ在高温下
随时间的延长逐渐下降,而本实验中添加24-表油菜
素内酯能显著提高PSⅡ实际光能转化效率,提高光合
能力。PSⅡ实际光能转化效率光化学淬灭qp的下降
说明用于进行光合作用的电子减少,与ΦPSⅡ的下降
相一致。24-表油菜素内酯处理组与对照组相比qP
值有了一定的提高,增强了光适应状态下PSⅡ进行光
化学反应的能力。非光化学淬灭NPQ在高温逆境下
有所升高表明PSⅡ吸收的光能以热的形式耗散的部
分增多,避免过多光能损伤光合器官,保护藻体[18],
而24-表油菜素内酯能在一定程度上显著提高NPQ,
从而更好地提高PSⅡ的热耗散能力,保护藻体的光合
结构。
在一定胁迫范围内,植物能通过自身细胞的渗透
调节作用表现出抵抗外界渗透胁迫的能力。甘露醇
作为植物一种重要的渗透调节物质,不仅对细胞渗透
压起到调节作用,还对活性氧特别是O2-和·OH的
产生有抑制作用,而且对已生成的·OH则有清除作
用,对植物抗逆性有双重作用[19]。有研究证明藻类
能通过调节藻体内甘露醇的含量来适应渗透压的改
变[20]。本试验中0.10mg/L的24-表油菜素内酯处
88 海洋学报 36卷
理组能显著提高龙须菜在高温下的甘露醇含量,甘露
醇的积累不仅提高了龙须菜细胞的渗透调节能力,而
且通过清除·OH而使龙须菜免受高温氧化伤害。
高温逆境下,藻体活性氧自由基的积累会引起膜
脂过氧化,而丙二醛是膜脂过氧化的主要产物之一,
研究中常以丙二醛含量来反映植物膜脂过氧化水平
和对细胞膜的伤害程度,其含量大小与逆境的耐性密
切相关。张元等研究认为高温逆境会提高坛紫菜体
内的丙二醛含量,引起膜脂过氧化[21]。本实验中,龙
须菜体内的丙二醛随着时间的延长而呈上升趋势,膜
脂过氧化程度加重。各浓度24-表油菜素内酯处理组
的龙须菜丙二醛含量都低于对照,其中0.10mg/L
24-表油菜素内酯处理的龙须菜丙二醛含量最低,细
胞膜酯过氧化程度最低,从而使藻体能维持正常的生
理生化代谢过程。
红藻中的光合色素除了叶绿素a外主要是藻胆
蛋白,包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白。藻胆
蛋白是PSⅡ捕光色素复合体,能够直接吸收光能并
传递给PSⅡ,但是却容易受到高温等外界环境的影
响[22],本实验研究发现,在高温逆境初期(1d)龙须菜
藻胆蛋白含量开始下降,这一结果应证了高温逆境对
藻体内藻胆蛋白的破坏。在实验整个过程中,各个
24-表油菜素内酯处理组的藻胆蛋白都高于对照组,
其中0.1mg/L处理组的藻胆蛋白显著高于对照。藻
红蛋白荧光定量表达研究结果同样显示,处理组表达
量高于对照组,尤其0.1mg/L浓度处理组显著高于
对照组。24-表油菜素内酯缓解了高温对藻红蛋白的
破坏。
热激蛋白的表达是细胞受高温胁迫后在分子水
平上最主要的响应之一。热激蛋白可以通过阻止蛋
白质的变性以及促使变性蛋白复性,保护胁迫条件下
的细胞少受损伤。有研究表明在无芒雀麦中加入24-
表油菜素内酯能增加热激蛋白基因表达从而提高抗
热力[23]。本实验显示,24-表油菜素内酯可显著提高
热激胁迫下HSP70的表达水平,以提高在高温下龙
须菜的耐受性,尤其在0.1mg/L浓度处理组有显著
性差异。
谷胱甘肽还原酶是植物细胞抗氧化酶系统中重
要的一员,它通过参与抗坏血酸-谷胱甘肽循环而在
细胞活性氧的清除中起重要作用[24],郭丽红等研究
也表明谷胱甘肽还原酶在抗氧化系统和植物对逆境
的适应中起重要作用[25]。本实验研究显示加入24-
表油菜素内酯处理组的GR相对表达量比对照组有
所增加,以0.1mg/L浓度处理组表达量最为显著,从
而提高龙须菜在高温逆境时的抗氧化酶活性。
综上所述24-表油菜素内酯通过提高SOD、POD
酶活性、HSP70、GR基因相对表达量,清除细胞在高
温逆境中增加的活性氧、变性蛋白,降低 MDA含量,
稳定膜结构;同时能提高体内渗透调节物质甘露醇含
量,促进藻胆蛋白的合成,促进PSⅡ的光合作用活性
从而使龙须菜在高温下能维持正常的生理功能,提高
高温耐受力。
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Effects of 24-epibrassinolide on the resistance of
Gracilaria lemaneiformis to high temperature
Li Jing1,2,Wang Qiaoqiao1,2,Xu Nianjun1,2,Sun Xue1,2,Fan MeiHua1,2
(1.Key Laboratory of Applied Marine Biotechnology of the Ministry of Education,Ningbo University,Ningbo 315211,China;
2.Key Laboratory of Marine Biotechnology,School of Marine Sciences,Ningbo University,Ningbo315211,China)
Abstract:To explore the efect of 24-epibrassinolide on the marine red algae Gracilaria lemaneiformis under high
temperature stress,the growth rate,chlorophyl fluorescence parameters,antioxidant enzyme activity,as wel as the
contains of mannitol,malondialdehyde,phycobiliprotein,and the relative expression levels of HSP70,PEand GR
were detected in G.lemaneiformis after treated with diferent concentration of 24-epibrassinolide and heat shock
stress.Results showed that the growth rate of 0.1mg/L treatment group was significantly higher than that of
other groups.Chlorophyl fluorescence parameters of Fv/Fm,qPandΦPSⅡdecreased while parameters of NPQ
first increased and then decreased along with the extension of high temperature stress.Chlorophyl fluorescence pa-
rameters in al treatment groups were higher than those in the control groups.The activities of SOD and POD in
treatment groups were significantly higher than those in the control groups.The detected mannitol and phycobilip-
rotein levels were the highest in 0.1mg/L treatment group,and increased to the summit at 3dpost treatment.
The detected malondialdehyde level was the lowest in 0.1mg/L treatment group,and decreased to the bottom at 3
d post treatment.The relative gene expression levels of HSP70,PEand GRin treatment groups were higher than
those in the control groups.They al presented the highest in 0.1mg/L treatment group.The results indicated
that 24-epibrassinolide could improve high temperature resistance of G.lemaneiformis,and the 0.1mg/L treat-
ment group showed the best efect.
Key words:Gracilaria lemaneiformis;24-epibrassinolide;high temperature stress;high temperature resistance
09 海洋学报 36卷