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The responses of Spirulina maxima and Chlorella minutissima to enchanced UV-B radiation

极大螺旋藻(Spirulina maxima)和微小小球藻(Chlorella minutissima)对UV-B增强的响应


本文研究了极大螺旋藻(Spirulina maxima)和微小小球藻(Chlorella minutissima)分别对紫外线-B(UV-B)的短时间和长时间处理的响应。在不同强度(0~2.0w·m-2)UV-B的短时间(6h)作用下,这两种藻的光化效率(FV/FM)均明显的降低,且降低的程度与UV-B强度呈正相关,极大螺旋藻较微小小球藻降低更显著;UV-B吸收物质的分泌和超氧化物歧化酶(SOD)活性,都与UV-B的增强无明显关系。经相同强度(0.9或1.8w·m-2)的UV-B长时间(1~80d)作用后,FV/FM随着作用时间的延长,极大螺旋藻的表现是先降后升,而微小小球藻则表现为逐渐下降;对于UV-B吸收物质的分泌和SOD酶活性,极大螺旋藻都表现为逐渐增强,而微小小球藻却表现为无明显变化。

The responses of Spirulina maxima (blue-green alga) and Chlorella minutissima (green alga) to short-term (6 h) UV-B treatment and long-term (1-80 d) UV-B treatment were investigated using Chlorophyll (Chl) fluorescence, UV spectrophotometer and improved Fridovich method. After short-term treatment (6 h) under different UV-B intensity (0-2.0 w·m-2), FV/FM of the two species were both substantially inhibited, and that of S. maxima were inhibited more than that of C. minutissima. However, the secretion of UV-B absorbing substances and SOD activity in two species after short-time treatment were not related to UV-B. Under long-term treatment (1-80 d) with the same UV-B intensity (0.9 or 1.8 w·m-2), FV/FM of S. maxima were decreased firstly followed by remarkable increasing, while that of C. minutissima were decreased gradually. Within the treatment time, the secretion of UV-B absorbing substances and SOD activity increased gradually in S. maxima, while there are no changes in C. minutissima.


全 文 : 万方数据
万方数据
万方数据
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uv—B强度(w·m。)
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田4在不同强度的uv-B处理6h后,两种藻的滤液在对应
吸收嶂处的uV消光值(sP:却拥砌珥cH:吼如撑妇)
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从图4可以看出,两种藻经uV.B短时间作用(6
h),其滤液对uv.B都有一定的吸收作用,但吸收强
弱的差别很大。另外,发现在短时间作用情况下,uv.B
的强度似不影响滤液对紫外的吸收能力。




uv.B处理时间(d)
UV-Bn伐I切A曲tdII世
图5在强度为O.9w·m喵或1.8w-m咕u、Ⅶ下处理不同
时间后,两种藏的滤液分别在对应吸收峰处的uV消光值
(SP:却拥雎加,CH:Chh讹,Ctrl.∞ntmI).
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uv.B长时间作用的实验结果(图5)表明,对于
极大螺旋藻,不论是在0.9w·m_。还是在1.8w·m.2
强度的uv,B下,随着作用时间的延长,滤液对uv.B
的吸收作用不断增强,而且40d后,在1.8w·m-2强
度下的比在o.9w·m_2下的增强更显著。而其对照组
的滤液,对uV-B的吸收作用保持相对稳定,说明极
大螺旋藻在没有uv.B诱导时,也有uV-B吸收物质
分泌,但在uv-B的诱导下,分泌量又有所增加:而
小球藻在Uv-B的诱导下,滤液对Uv-B的吸收作用
并没有随作用时间的延长而增强,说明Uv.B对微小
小球藻的uv-B吸收物质的分泌没有促进作用。
按照原核生物的操纵子模型,其诱导机理是这样
的:极大螺旋藻细胞的光敏素被uv_B激活后,与调
节蛋白结合,使其从操纵基因上脱落,打开闭锁,使
结合在启动子上核酸合成酶得以向后移动,从而大量
转录与合成uv.B吸收物质相关的RNA,进而合成系
列酶,以促进uv.B吸收物质的不断合成。正因为需
要诱导才能合成,才使其合成有滞后现象。其反馈抑
制机理可能是这样的:当培养液中的uv-B吸收物质
达到一定浓度后,绝大部分uv.B在进入细胞内前就
已被滤除,因而使被激活的光敏素量大大减少,而使
阻碍蛋白又得以与操纵基因结合,阻碍了相应基因的
继续转录.使uv.B吸收物的合成逐渐减少,甚至停
止合成。
微小小球藻不论是经uv-B短时间处理,还是长
时间处理.滤液中的uv_B吸收物质没有增加,说明
微小小球藻uv—B吸收物质的分泌不受讥,-B诱导或
者是存留在细胞质中,不释放出来。
2.3 uV—B对两种藻的soD酶活性的影响
soD(即过氧化物岐化酶)在生物体内的存在很
普遍,但不同的生物体内soD的含量种类及其活性差
别很大。soD对氧自由基损害有防卫作用已得到广泛
认可。过氧化物通过sOD的催化与水反应形成过氧化
氢.再经过过氧化氢酶催化生成水和氧气,从而解除
了过氧化物的毒性”’”。uV-B的协迫能促使细胞中过
氧化物的产量增加,因此细胞中SOD活性增强,对
uV.B的抗性就高。
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从图6可以看出,极大螺旋藻的soD活性比微小
小球藻高;uv-B的短期作用对两种藻的SoD活性都
没有明显的影响,反而随uV.B的增强略有下降。
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万方数据
生态科学 2I卷
uV.B的协迫应该会使soD活性提高,但由于时间太
短,细胞还来不及对该协迫做出反应,反而由于太强
的uV.B对soD的结构有一定的破坏作用,使sOD
活性略显降低。
uv—B处理时间(d)
UV—B竹eatm龃t血rlc
圈7在强度为0-9妒m‘2或1.8甲m4的uv-B下经不
同时间处理后.两种藻的soD活性(sP:印蛔胁屿cH:
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uv.B(0.9w·I一们1.8w·m-’fordi廿咖¨lm
从图7可以看出,随着uv-B作用时间的延长,
极大螺旋藻和微小小球藻的s0D活性都有逐渐提高
的趋势,但极大螺旋藻比微小小球藻更明显,而且对
于极大螺旋藻,uv.B越强,提高作用越显著。
uV.B的协迫作用,会促使细胞内过氧化物的增
加。uv-B作用的前一段时间,由于uv.B对soD酶
也有一定的损伤作用,而表现出活性有所下降。但随
着作用时间的延长,细胞内可能是由于形成了某种适
应机制,soD的总体活性逐渐提高,以保护细胞免受
伤害。当然也有可能是混在其中的细菌生长繁殖的结
果,但根据微小小球藻的soD活性提高的程度与极大
螺旋藻的较大差异,可以初步排除细菌作用的可能性。
但要完全排除这种可能,还须做进一步研究(即用密
度梯度离心法把藻与细菌分离开来)。
3结论
uVm对极大螺旋藻和微小小球藻的损伤与
uv-B的增强呈正相关.但对于uv.B的长时间作用,
这两种藻表现出显著差异。微小小球藻的损伤呈现累
积效应,而极大螺旋藻的损伤却随作用时间的延长而
逐渐减轻。
在自然环境中,一天内uv.B相当强(O.9w·m_2)
的时间只有大约4h(“:00.15:00),还要经历几乎
与白天同样长的黑夜,通常伤害与保护之间总是能保
持一种相对乎衡。因此,通常情况下,自然uv-B的
逐步增强并不会直接导致该生物的死亡,只会改变水
生态系统中浮游植物的群落结构u】。
蓝藻大多耐高温和有机物污染,又具有抗uv.B
的潜能,因此,在全球温暖化和有机污染加重的同时,
又加上uv—B的增强,蓝藻水华很有可能会日趋严重。
而有些蓝藻,在生活过程中,会不断产生毒素。这些
毒索表面上没有导致人类中毒,但常有致癌作用。由
此可见,自然uv-B增强的结果是令人忧虑的,uv.B
的长期作用对水环境中群落结构的影响,值得进一步
研究和探讨。
致谢叶绿素荧光的测定得到了华南植物所陈贻竹研究员和
彭长连博士的耐心帮助和精心指导,实验工作亦得到暨南大学
郑解生老师的帮助,在此谨致谢忱。
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万方数据
极大螺旋藻(Spirulina maxima)和微小小球藻(Chlorella
minutissima)对UV-B增强的响应
作者: 陈善文, 韩志国, 武宝轩
作者单位: 陈善文(汕头大学海洋生物研究所,汕头,515063), 韩志国(暨南大学水生生物研究所,广州
,510632), 武宝轩(暨南大学生物工程学系,广州,510632)
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2002,21(4)
被引用次数: 4次

参考文献(15条)
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