【摘 要】
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对虾养殖水体的富营养化是当前对虾养殖环境水体的主要污染特征,不仅阻碍对虾养殖业的健康可持续发展,排放后还会破坏周边水域环境,给生态系统带来严重危害。微藻定向培育技术可通过人工定向调控虾塘浮游生物群落获得理想藻相的技术,在改善养殖水体富营养化现状,解决对虾养殖环境问题中发挥了重要作用。微藻盐度适应性是影响虾池微藻定向培育成功与否的一个重要参数,然而目前虾池微藻的盐度适应机制尚不清楚。为了更好地定向培
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对虾养殖水体的富营养化是当前对虾养殖环境水体的主要污染特征,不仅阻碍对虾养殖业的健康可持续发展,排放后还会破坏周边水域环境,给生态系统带来严重危害。微藻定向培育技术可通过人工定向调控虾塘浮游生物群落获得理想藻相的技术,在改善养殖水体富营养化现状,解决对虾养殖环境问题中发挥了重要作用。微藻盐度适应性是影响虾池微藻定向培育成功与否的一个重要参数,然而目前虾池微藻的盐度适应机制尚不清楚。为了更好地定向培育微藻,解决对虾养殖环境的瓶颈问题,本研究以湛江徐闻海水虾池分离出的藻株为研究对象,首先利用分子条形码技术、显微镜技术和透射电镜技术对该藻进行分子鉴定和形态学研究,确定该藻的分类地位。然后围绕该藻株开展盐度适应机制研究,从形态、生化和转录组角度解析虾池微藻对盐度的适应性。研究结果将有助于揭示虾池微藻的盐度适应机制,为虾池微藻定向培育提供理论基础。主要结果如下:1.藻株18S r DNA和rbc L测序分别得到1720 bp、1121bp序列,登录号分别为OM413748、OM396912。18S r DNA和rbc L系统进化树显示,该藻株与亚盐生暗囊藻在卵囊藻科中形成了一个独立的分支,并得到了强有力的支持。然而,马蹄形的叶绿体和圆形的细胞在形态上区别于亚盐生暗囊藻。除形态外,序列的直接比较也证明了它们是不同的物种。实验藻株经形态学和系统发育分析,表明该藻株隶属于绿藻门(Chlorophyta)、共球藻纲(Trebouxiophyceae)、卵囊藻科(Oocystaceae)、暗囊藻属(Euchlorocystis),是卵囊藻科暗囊藻属的新物种,命名为海生暗囊藻(Euchlorocystis marina)。2.海生暗囊藻在淡水环境和海水环境下形态差异显著。淡水环境下,某些细胞中存在不含叶绿素的空间,细胞壁和质膜光滑。海水环境下,细胞更饱满,子细胞之间距离更近,细胞壁和质膜更褶皱,细胞壁增厚且多层结构更明显。海生暗囊藻存在不同步分裂,可形成1-16个细胞数的藻群体。盐度变化显著影响(P﹤0.05)海生暗囊藻的细胞密度、光合色素含量、总糖含量和脂质含量等指标。实验表明,海生暗囊藻在低盐度下增殖更快,实验初期能更好合成光合色素。在高盐度下,藻细胞通过积累和储存总糖及脂质,来维持渗透压平衡,保护生物膜以及长期储存能量,进而适应高盐胁迫环境。3.盐度对海生暗囊藻光合作用、光合作用-天线蛋白等通路影响显著(P﹤0.05)。盐度60时,光合作用通路中多个基因表达下调,使得光系统光系统Ⅱ和光系统Ⅰ反应中心蛋白减少等,光合作用受抑制。但天线蛋白中Lhca1、Lhca3基因与电子传递链上pet F基因表达上调,表明海生暗囊藻通过加强光能的捕获和促进NADPH合成,来适应高盐度环境。4.脯氨酸合成与代谢中,盐度60时,编码脯氨酸合成过程的关键基因P5CS表达上调,脯氨酸降解过程的关键基因P4HA表达下调,表明海生暗囊藻高盐胁迫环境中,通过积累脯氨酸和减少脯氨酸的降解,来调节藻细胞渗透能力,进而提高耐盐性。5.与低盐度相比,高盐度下果糖代谢通路中编码果糖激酶的FRK1基因表达上调,表明海生暗囊藻通过增强果糖激酶活性,在一系列纤维素碳通量过程中,最终增加藻细胞纤维素含量来增厚细胞壁或者增加细胞壁层数,并且在藻细胞总糖含量高水平状态下,增强了糖类运输能力来维持藻细胞渗透压平衡,达到适应高盐胁迫的效果。以上研究结果有助于揭示虾池微藻的盐度适应机制,为虾池微藻定向培育提供理论基础。
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