亚油酸对米氏凯伦藻的光合损伤及其诱导的细胞凋亡研究

论文摘要

有害藻华是一种海洋生态异常现象,是全球近海水域污染的主要环境问题之一。近年来,世界范围沿海区域富营养化导致有害藻华频繁爆发,对沿海地区养殖业可持续发展、海洋生态安全及人类健康构成严重威胁。当前,有害藻华的爆发、生态效应及防治已经引起人们的广泛关注,寻找能够有效防治有害藻华的方法成为水环境领域的重要研究内容。物理方法和化学方法不可避免的造成了二次环境污染问题,生物法是利用生物本身及其分泌物防治有害藻华,目前主要包括栽培大型藻类、养殖滤食性动物以及引入可侵染微藻的细菌和病毒等。其中,利用大型海藻治理有害藻华具有生态友好、成本低廉、高效和对有害藻华控制时间长等优点,应用前景较好。本文以有害藻华优势藻种-米氏凯伦藻为研究对象,从生长抑制、光合机理及细胞凋亡角度探究大型海藻分泌的化感物质-亚油酸对米氏凯伦藻的化感机制,着重研究亚油酸作用下藻细胞光合损伤机理及细胞内活性氧水平、细胞周期和细胞凋亡间的关系。本研究为利用大型海藻分泌的化感物质控制有害藻华提供理论基础。主要研究结果如下:1.生长抑制层面:低浓度（<100μg/L）亚油酸对米氏凯伦藻生长表现出促进作用,高浓度（>500μg/L）亚油酸抑制米氏凯伦藻的生长。倒置显微镜观察到低浓度亚油酸处理组细胞数量多,高浓度亚油酸处理组细胞数量少、细胞呈现出不规则状,细胞颜色变浅,并且随着亚油酸浓度增加,相同视野下细胞数量逐渐减少。流式细胞分析结果表明,高浓度亚油酸胁迫下,大量藻细胞被阻滞在S期,且抗氧化剂（NAC）和Caspase-3抑制剂（Ac-DEVD-CHO）不会缓解亚油酸对米氏凯伦藻的周期阻滞作用。2.光合机理层面:高浓度亚油酸使米氏凯伦藻光合色素（叶绿素a、叶绿素c和类胡萝卜素）含量下降。透射电镜观察发现亚油酸可以使米氏凯伦藻的叶绿体膨大变形,基粒片层结构排列松散、断裂;而加入抗氧化剂（NAC）和Caspase-3抑制剂（Ac-DEVD-CHO）后减缓了亚油酸对微藻叶绿体结构的损伤。植物效率仪检测显示,亚油酸作用后,米氏凯伦藻的叶绿素荧光参数-PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、以吸收光能为基础的性能指数（PI）和用于电子传递的能量（ETo/RC）呈现降低的趋势;天线色素吸收的能量（ABS/RC）和用于热耗散的能量（DIo/RC）出现了升高的趋势;用于还原QA的能量（TRo/RC）随着亚油酸浓度的升高逐渐升高,当亚油酸浓度为900μg/L时,显著降低。以上研究结果表明,亚油酸使米氏凯伦藻光合系统受到损伤。3.细胞凋亡机制层面:倒置相差荧光显微镜观察发现,亚油酸使米氏凯伦藻细胞核趋于边缘化,核变小、凝缩;与凋亡有关的Caspase-3、Caspase-9酶活性升高,流式细胞术检测亚油酸作用下凋亡细胞比例增加,表明亚油酸可以促使米氏凯伦藻细胞凋亡;加入抗氧化剂（NAC）和Caspase-3抑制剂（Ac-DEVD-CHO）后,亚油酸作用下凋亡细胞比例减少,说明两种抑制剂可以减缓亚油酸对米氏凯伦藻的凋亡作用,表明亚油酸对米氏凯伦藻的凋亡机制依赖蛋白酶Caspase-3和Caspase-9途径。4.周期-氧化应激-凋亡的关系:亚油酸作用下,米氏凯伦藻细胞周期进程与细胞内活性氧水平相关性较小,亚油酸导致米氏凯伦藻产生的氧化应激可以引起细胞发生凋亡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
•   1.1 有害藻华概述
•     1.1.1 有害藻华的爆发
•     1.1.2 有害藻华爆发的危害
•     1.1.3 有害藻华的防治
•   1.2 化感作用
•     1.2.1 化感作用的定义及分类
•     1.2.2 化感作用在治理有害藻华中的研究
•     1.2.3 化感物质对有害藻华微藻抑制机理研究进展
•   1.3 大型海藻概述
•     1.3.1 大型海藻
•     1.3.2 大型海藻分泌的抑藻物质
•   1.4 选题依据
•     1.4.1 化感物质选择依据
•     1.4.2 有害藻华微藻选择依据
•   1.5 研究目的和意义及技术路线
•     1.5.1 研究目的和意义
•     1.5.2 技术路线
• 第二章 实验材料与仪器
•   2.1 供试材料
•     2.1.1 实验用微藻
•     2.1.2 实验所用药物
•   2.2 实验主要药品
•   2.3 实验主要仪器
• 第三章 实验方法
•   3.1 亚油酸对米氏凯伦藻生长及细胞形态的影响
•     3.1.1 亚油酸处理前后米氏凯伦藻细胞密度的变化
•     3.1.2 倒置相差显微镜观察亚油酸处理前后米氏凯伦藻细胞形态
•     3.1.3 亚油酸对米氏凯伦藻细胞周期的影响
•     3.1.4 外加NAC对亚油酸暴露下米氏凯伦藻细胞周期的影响
•     3.1.5 外加Ac-DEVD-CHO对亚油酸暴露下米氏凯伦藻细胞周期的影响
•   3.2 亚油酸对米氏凯伦藻光合机理的影响
•     3.2.1 亚油酸对米氏凯伦藻叶绿素含量的影响
•     3.2.2 亚油酸对米氏凯伦藻类胡萝卜素含量的影响
•     3.2.3 亚油酸对米氏凯伦藻叶绿体结构的影响
•     3.2.4 米氏凯伦藻细胞叶绿素荧光参数的测定
•   3.3 亚油酸诱导米氏凯伦藻细胞凋亡机制的探究
•     3.3.1 活性氧试剂盒检测米氏凯伦藻胞内活性氧水平
•     3.3.2 流式细胞仪检测米氏凯伦藻细胞凋亡
•     3.3.3 外加NAC测定细胞凋亡程度
•     3.3.4 外加Ac-DEVD-CHO测定细胞凋亡程度
•     3.3.5 Hoechst33258染色观察米氏凯伦藻细胞核形态变化
•     3.3.6 多功能酶标仪检测Caspase-3酶活性
•     3.3.7 多功能酶标仪检测Caspase-9酶活性
•   3.4 统计分析
• 第四章 实验结果
•   4.1 亚油酸对米氏凯伦藻种群密度的影响
•     4.1.1 亚油酸对米氏凯伦藻种群密度的影响
•     4.1.2 亚油酸对米氏凯伦藻细胞表面形态的影响
•     4.1.3 亚油酸（外加抑制剂）对米氏凯伦藻细胞周期的影响
•   4.2 亚油酸对米氏凯伦藻光合机理的影响
•     4.2.1 亚油酸对米氏凯伦藻叶绿素含量的影响
•     4.2.2 亚油酸对米氏凯伦藻类胡萝卜素含量的影响
•     4.2.3 亚油酸（外加抑制剂）对米氏凯伦藻叶绿体结构的影响
•     4.2.4 亚油酸对米氏凯伦藻叶绿素荧光参数的影响
•   4.3 亚油酸对米氏凯伦藻细胞凋亡的影响
•     4.3.1 活性氧试剂盒检测米氏凯伦藻细胞内ROS水平
•     4.3.2 流式细胞术检测亚油酸（外加抑制剂）作用下米氏凯伦藻细胞凋亡
•     4.3.3 亚油酸对米氏凯伦藻细胞核形态的影响
•     4.3.4 多功能酶标仪检测米氏凯伦藻细胞内Caspase-3、Caspase-9 酶活性
• 第五章 讨论与分析
•   5.1 亚油酸对米氏凯伦藻种群密度的影响
•   5.2 亚油酸对米氏凯伦藻光合机理的影响
•   5.3 亚油酸对米氏凯伦藻细胞凋亡机制的探究
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘秀霞

导师: 王仁君,高配科

关键词: 有害藻华,亚油酸,米氏凯伦藻,化感作用,光合损伤,细胞凋亡

来源: 曲阜师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 曲阜师范大学

分类号: X55

总页数: 63

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