全 文 ：第26卷第3期 生态科学 26(3)：215-219
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雨生红球藻(乒砌P聊口幻cDcc姗p觑1，z口凰)的光谱特性
研究
吴珊珊，徐宁，李爱芬’，张成武，段舜山
暨南大学术生生物研究中心，广东，广州510632
【摘要】 实验测定了雨生红球藻不同生长阶段的色素组成，吸收光谱，荧光光谱，并对其进行了分析。结果表明，用
490衄波长激发时．雨生红球藻在绿色细胞阶段存在710nm和730nm附近的长波长荧光发射峰，而在红色细胞阶段仅
存在730蛳的长波长荧光发射峰，预示着雨生红球藻不同生长阶段在PsI结构，组成，及其色素蛋白的排布等方面有
很大差异。
关键词：雨生红球藻：光谱特性；绿色细胞；红色孢子
中图分类号；x171 文献标识码：A 文章编号：1008．8873(2007)03—215-0；
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雾塞i堋ia弘5|!时_《：《p舭§囊g；∽鬟i誉l：自§§≤g；破碎化程度明显降低，斑块面
积的离散程度下降，且斑块面积分布均匀程度有所改
善。同时反映景观边界特征的边界密度和反映周长和
面积比率的景观形状指数与反映景观形状复杂性的
平均斑块分维数均有所增大，反映了景观多样性的提
高，均匀性指数的增大表明景观中各类型斑块分布的
均匀程度大大改善，景观具有较强的均质性， 欧氏最
近邻体距离是测量同一类型斑块之间的相对距离的
指数．可以作为景观连接度的替代指数，这个指数的
降低说明规划以及生态网络图5在景观连接程度上
万方数据
l前言fIntroduction)
研究已知高等植物的77K活体荧光光谱中都有
明显的位于730～735nm长波荧光发射峰，此峰是
高等植物光系统I(PSI)的主要表征Ⅲ。研究表明，
藻类在光系统结构组成和能量传递特性等方面具有
多样性。已有的研究结果证实，绿藻中海洋管藻目、
丝藻目和石莼目的某些种类都缺少高等植物的长波
荧光峰12~4J，许多单细胞绿藻也都缺少高等植物的
长波荧光峰，而在714nm附近有肩峰。藻类的这
种荧光特异性表明PsI的结构与高等植物明显
不同。
雨生红球藻在分类学上属于绿藻门
(Chlorophata)绿藻纲(Chloroph”eae)、团藻目
fv01vocaIes)、红球藻科(Haematococceae)、红球藻
属(HaeIllatococcus)，是一种生活在淡水中的单细胞
绿藻。雨生红球藻的生活周期包括游动的绿色光台
细胞和不动的红色孢子两个阶段。红色孢子时期细
胞内积累大量的虾青素州。分别对雨生红球藻的绿色
细胞和红色孢子的光谱特性进行了比较，以期从雨
生红球藻不同生长阶段荧光特性中研究其PSI的结
构是否存在差异。
2材料与方法 (MateriaIsandmethods)
2．1材料
雨生红球藻(觑坩"蝴肋∞cc琊p胁v抽胁cG—JJ)
为暨南大学水生生物研究中心316实验室保藏。
2．2叶绿素a，b含量测定
叶绿素含量的测定采用LichtentIlaler等改进
AmoⅡ的方法进行n用三个平行组进行测定，数
据取其平均值。
2．3类胡萝h素含量测定
类胡萝h素含量的测定采用Lichtenthalcr等改
进Amon的方法进行n用三个平行组进行测定，
数据取其平均值。
2．4常温吸收光谱测定
采用uv之450紫外可见双波长双光束自动记录分
光光度计测雨生红球藻不同生长阶段室温丙酮提取液
吸收光谱，狭缝宽度2nm，扫描速度200nm·m“1。
2．5低温荧光光谱测定
采用F4500荧光分光光度计，在液氮温度
(77K)下，测定雨生红球藻不同生长阶段低温荧
光光谱，狭缝宽度2nm，扫描速度240nm·min～。
激发波长分别为436nm．465nm，490nm。发射波
长分别为682nm，693nm，712nm，729nm。
3结果与分析(Res叫sandanaIysis)
3．1雨生红球藻不同生长阶段色素食量
雨生红球藻不同生长阶段叶绿素a。b。类胡萝
h素的含量见表l。
囊1不同生长阶段叶绿蠢-，b，类胡，h蠢的含量
Tab．1c帅tentofchI矗．chm仰dchJkln I仃e嘴nt嘲ge
一． 绿色细胞阶段(g‘age红色细胞阶段(妇ge
项目nem
ofgreenccll) ofredcell)
由于雨生红球藻在红色细胞阶段细胞壁增厚，
所以色素提取不完全，导致测得的色素含量较低，
但仍可从色素之间的比值看出两个细胞阶段的色素
组成变化。在绿色细胞阶段，叶绿素a／b值为2．68，
与其他淡水绿藻相似l_，J。叶绿素a，b含量总和与类
胡萝h含量比值为4．25。而在红色细胞阶段叶绿素
a／b值为O．84，相对与绿色细胞阶段叶绿素b比例明
显提高，与海洋绿藻类似。红色细胞阶段a，b含量
总和与类胡萝h素含量比值为1．98，与绿色细胞阶
段相比类胡萝h素比例显著增多。
3．2雨生红球藻不同生长阶段的吸收光谱
雨生红球藻不同生长阶段丙酮色素提取液吸收
光谱见图l。
从该吸收图谱可以看出雨生红球藻绿色细胞阶
段存在四个吸收蜂，其中436m，619nm和665nm
的吸收峰来自叶绿素a，46lnm的吸收蜂来自叶绿
万方数据
奢篓{
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波长waveleng血(nm)
垂
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霉
糕
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0．S
650 670 690 7lO 730750
波长wavcIength(nm)
1．鼍色细■lG啦Ⅱ础2．缸色龋晨IR耐ceⅡ后圈相一也e蛐e_
hhF垴
， 田3膏生缸球蕞不同生长阶段荧光发射光谱(激发波长
图l雨生红球蕞不同生长阶段丙酮色素提取液的吸收光谱。 465向
Fj蛋IThe4b鲫rpH佃叩ec打a0fH舯mato∞c哪spJuvia№mFjg．3nuor酷c蛐ce哪jssI仰sp代订4ofHaema‘oco∞岫
d胁Mnts age pluvia№蛔dI肺m叶墨ta铲(exc址a廿onw盯eIeI呼h465m)
素b。红色细胞阶段仅存在两个峰，其中463nm
的吸收蜂来自叶绿素b，663Ⅱm的吸收峰来自叶
绿素a。
33雨生红球藻不同生长阶段的77K荧光发射光谱
在77K条件下，参照丙酮提取液吸收光
谱和色素含量的测定结果，用叶绿素a，叶绿
素b，类胡萝h素的吸收峰436nm，465nm，
490nm激发，测定了雨生红球藻绿色生长阶段
和红色生长阶段的荧光发射光谱(图2，图3，
甲4)。
波长wavcl如gth(nm)
圈2雨生红擎蕞不同生长阶段荧光发射光港(激发波长
436Ⅲ)
n昏2Fluore鼬en雌emksion叩ecIr_0fHaematoc州Ⅻ雌
plu“ausiⅡdi恤仲nts扭ge(exd蚀如nw盯d明g曲436咖Ⅱ)
以436nm作为激发波长，测定绿色细胞阶段
和红色细胞阶段荧光发射光谱，可见发射峰相似，
均有三个发射峰，682m，693nm附近的荧光峰来
自PSII的内周天线，7lOnm附近的荧光峰，来自
PSI，
以465nm作为激发波长，测定绿色细胞阶
段和红色细胞阶段荧光发射光谱，可见发射峰相
似，均有三个发射峰，683nm，693nm的荧光峰
来自PSII的内周天线，712nm的荧光峰，来自
PST。
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越
米
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智
晕
650 670 690 7lO 730 750
波长wavcl％gth(如1)
圈4再生红珠蕞不同生长阶段荧光发射光谱(擞发波长
490n_)
Fig．4FI帅re婶enceemissioⅡsp∞traofH雠m_toc呲u§
pIuvia№mdi艉咖tst雌e(excI妇壮蛐wavekngth490nm)
8
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万方数据
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以490nnl作为激发波长，测定绿色细胞阶段
和红色细胞阶段荧光发射光谱，可见发射峰有所不
同，红色细胞阶段有三个发射峰，683nm，696nm
的荧光峰来自PSII的内周天线，728Ⅱm的荧光峰，
来自PSI。绿色细胞阶段有四个发射峰，682tim，
693nm的荧光峰来自PSII的内用天线，71lnm和
729rim的荧光峰，来自PSI。在绿色细胞阶段出
现71011111的肩峰，说明能量没有完全传递给PsI，
而是部分以长波荧光的形式耗散。
对比分别由436Ilm，465nm．490am激发得
到的发射光谱，可见用436nm，465nm激发时，
能量由PSII传递到PsI，均在711am附近出现峰
位，而用490nm激发时，能量由PSII传递到PsI，
在729nm附近出现主峰位，其中在绿色细胞阶段
时还出现一个710glm的肩峰。预测可能是雨生红
球藻不同生长阶段在PSI结构，组成，及其蛋白与
色素的排布等方面有很大差异。
3．4雨生红球藻不同生长阶段的77K荧光激发光谱
在77K条件下．依据荧光发射光谱的结果，采
用682nm，693nm，712nm，729a11]荧光发射峰
作为激发波长，测雨生红球藻的激发光谱(图5，
图6。图7，图8)。
以682nm为发射波长，测定红色细胞阶段和
绿色细胞阶段的激发光谱基本相同，均有5个峰．
分别为435nm来源于叶绿素a，460nm附近来源
于叶绿素b，480ilm，488nm，499nm来源于类胡
萝h素，从激发光谱可以看出类胡萝h素，叶绿素
b，叶绿素a能量偶联。
善
锱
景
糕
韶
霉
450 500
波长Wavelength(am)
圈5雨生红球藻不同生长阶段激发光谱(发射波长e82咀)
Fig-SFluorescenceexcitationspectraofHaematococcus
pluvialisindifferentstage(emissionwavelength682rim)
菸
铽
絮
取
韶
罂
被长Wavelength(urn)
圈6雨生缸球藻不同生长阶段撒发光蕾(发射波长693ha)
Fig．6Fluorescenceexcitation$pectrlofHaematococcus
pluviallsindifferentstage(emissionwav length693nm)
奄：
瞽
采
糕
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罂
波长Wavelength(am)
田7胃生缸球羹不回生长阶段蠢发光谱(发射波长712m)
Fig．7FluorescenceexcitationSpt蚍TaofHaematoeoecus
piuvlalisind fferentstage(emissionwavelength712nm)
以693nm为发射波长，测定红色细胞阶段和
绿色细胞阶段的激发光谱基本相同，均有4个峰，
480nm，488nm来源与类胡萝h素，460nm附近
来源与叶绿素b，434m附近来源与叶绿素a。从
激发光谱可以看出类胡萝b素，叶绿素b，叶绿素a
能量偶联。‘
以712nm为发射波长，测定红色细胞阶段和
绿色细胞阶段的激发光谱基本相同，均有4个峰，
分别为445nm来源于叶绿素a。460IlIlI附近来源
于叶绿索b，479am．489nm来源于类胡萝^素，
从激发光谱可以看出类胡萝p素，叶绿素b，叶绿
素a能量偶联。
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万方数据
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400 450 500
波长wavcI。砧th(nm)
圈8雨生红璋藁不同生长阶段擞发光谱(发射波长7∞1)
n蛋8F蛔or龆c蛐∞伽i协曲n即咖“H_em时眦o∞哪；
pl吖Ia啮妯mfrt”呲sta霉叫emIs$i蛐waVden窖th729nm)
以729nm为发射波长，测定红色细胞阶段和
绿色细胞阶段的激发光谱基本相同，均有4个峰，
分别为445nm附近来源于叶绿素a，460nm附近来
源予叶绿素b，480m，490nm来源于类胡萝h素，
从激发光谱可以看出类胡萝^素，叶绿素b，叶绿
素a能量偶联。
在发射波长为682nm，693nm，712nm，729nm
的激发光谱中都存在来源于类胡萝h素，叶绿素b，
叶绿素a的峰位，表明各种色素之间保持着良好的
能量传递，类胡萝h素，叶绿素b都可将吸收的光
能传递给叶绿素a。
4讨 论(Discussion)
雨生红球藻进入红色孢子阶段，叶绿素a，b
比例迅速减少，类胡萝h素比例大量增加，预测其
不同生长阶段在光系统中色素蛋白的组成，结构，
排布上会存在差异。类胡萝h素并不增加用于光合
作用的光能吸收，相反可能起屏障性过滤光线，保
护细胞生存的作用聊。色素的这种变化使红色细胞
吸收光能的能力下降，但它仍能象光合作用活跃的
绿色细胞一样行使其功能，光合作用复合体保持相
对稳定【”J。
77K荧光光谱的测定结果表明，雨生红球藻在绿
色细胞阶段仅含有与高等植物类似的PSI730m
附近的荧光特征峰。但在红色细胞阶段不仅存在高
等植物PsI的730IIIn附近的荧光特征峰，还存在
7lOm的荧光发射肩峰，与其他低等绿藻有所相
似。由此可以推测雨生红球藻不同生长阶段的PSI
结构，组成，及其蛋白与色素的排布等方面有很大
差异。
为了深入研究这些问题，准备对雨生红球藻不
同阶段的光合放氧及PsI复合物，色素蛋白复合
物进行分离和分析，结果将另文报导。
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万方数据
雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)的光谱特性研究
作者： 吴珊珊， 徐宁， 李爱芬， 张成武， 段舜山， WU Shan-shan， XU Ning， LI Ai-fen，
ZHANG Chen-wu， DUAN Shun-shan
作者单位： 暨南大学水生生物研究中心,广东,广州,510632
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2007,26(3)
被引用次数： 2次

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