NDH-1介导的电子传递在蓝藻光合产氢中的调控机理研究

论文摘要

微藻光合产氢是利用其特有的氢化酶以太阳能及水为原料生成氢气和氧气,并且氢气燃烧后的产物是水。因此,这是一种持续地生产清洁能量的策略。虽然微藻的光合产氢相对于其他的产氢方式拥有许多优势,但是微藻产氢实现工业化生产还面临着种种挑战。其中最主要的原因是氢代谢途径的调控及光合产氢的机理还并不清楚,而导致光合产氢量较低。因此,在此背景下,开展调控氢代谢途径及光合产氢机理的研究对光合产氢领域的快速发展具有重要意义。光合作用与呼吸作用的相对强度对微藻光合产氢效率有重要影响。众所周知,蓝藻NDH-1复合体不仅介导呼吸作用,而且介导光合环式电子传递。这些生理功能暗示NDH-1可能通过其介导的电子传递调控氢代谢途径,进而调控蓝藻的光合产氢效率。集胞藻6803（Synechocystis sp.strain PCC 6803）是一种遗传学背景清晰且分子技术操作方便的单细胞原核生物。另外,亚硫酸氢钠添加法具有操作方便,产氢迅速等优点。因此,本论文以集胞藻6803为实验材料,利用亚硫酸氢钠添加法来研究NDH-1介导的电子传递对光合产氢的影响。实验结果表明,在加入5mM亚硫酸氢钠的背景下,ΔndhD2突变株光合产氢积累量约为野生型（wild-type;WT）的150%,而ΔndhF1突变株约为WT的70%。另外,ndhD2的缺失增加了细胞呼吸活性,而ndhF1的缺失则是降低了细胞呼吸活性。进一步研究表明,与WT相比,ΔndhD2突变株中的PQ库处于氧化态,而ΔndhF1突变株中的PQ库处于过还原状态。综上所述,在亚硫酸氢钠添加的背景下,ΔndhD2突变株通过高呼吸消耗更多的光合电子,减缓了光合电子对光系统I供体侧过度还原,导致光系统I维持了一个较高的光合电子传递速率,从而提高了光合产氢;ΔndhF1突变株则相反。

论文目录

• 缩写
• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述:微藻光合制氢的研究进展
•   1.1 前言
•   1.2 微藻光合制氢的酶系统及其途径
•     1.2.1 酶系统
•     1.2.2 途径
•   1.3 微藻光合制氢的限制因子及其应对策略
•     1.3.1 限制因子
•     1.3.2 应对策略
•   1.4 NDH-1 复合体在蓝藻光合制氢中的功能角色
•   1.5 本论文的研究目的及意义
• 第2章 材料与方法
•   2.1 实验材料
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 集胞藻6803培养方法
•     2.2.2 藻细胞密度测定
•     2.2.3 叶绿素含量测定
•     2.2.4 集胞藻6803总DNA提取
•     2.2.5 集胞藻6803总RNA提取
•     2.2.6 叶绿素荧光测定
•     2.2.7 P700氧化还原测定
•     2.2.8 P700暗还原测定
•     2.2.9 光合产氢积累量测定
•     2.2.10 溶解氧测定
•     2.2.11 暗呼吸速率测定
• 第3章 结果与分析
• 3浓度的筛选'>  3.1 最适NaHSO₃浓度的筛选
•   3.2 突变株整合度鉴定及NDH-1活性测定
• 3光合产氢积累量'>  3.3 突变株加入5mM NaHSO₃光合产氢积累量
•   3.4 突变株及WT在正常及产氢条件下生长状况
•   3.5 突变株及WT的呼吸速率
•   3.6 突变株及WT产氢条件下溶解氧及瞬时溶解氧
•   3.7 突变株及WT产氢条件下光系统II活性
•   3.8 突变株及WT中PQ库的氧化还原
•   3.9 突变株及WT产氢条件下光系统I电子传递速率
•   3.10 突变株及WT中N（D）值
• 第4章 讨论
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘坤

导师: 魏兰珍

关键词: 呼吸作用,介导的电子传递,微藻

来源: 上海师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 上海师范大学

分类号: Q945

总页数: 58

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