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温室效应引发海水温度上升,导致海洋上部混合层变浅,垂直混合速率加快,表层营养盐限制加剧等,加之臭氧层损耗导致到达地面的阳光紫外辐射增强,使得生活在海洋真光层的浮游植物受到多重环境因子的胁迫作用。这些环境变化将会对海洋浮游植物的光合作用产生怎样的影响,是尚未得到充分认识的科学问题。本文采用三种硅藻,假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)、威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)和三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum),研究了阳光UV辐射、氮营养盐限制及升温多环境因子作用下硅藻细胞的光合生理响应。T.pseudonana暴露在全波长太阳辐射(PAR+UV-A+UV-B,PAB,280-700nm)和可见光(PAR,400-700nm)下,以两种混合速率(2或48个循环周期)处理4h。研究发现其光系统II的光化学效率(Fv/Fm,ΦPSII)在PAR和PAB两种辐射处理下均随辐射强度增加而下降,UV辐射的存在加剧了抑制效应。混合速率快时,随辐射强度的增加PAR与PAB处理间差异更为明显,在可见光强升高到600μmol m-2s-1时,其UVR的抑制率达到33%。并且混合较快时,随辐射强度增加,PAR辐射下藻细胞的光合效率(α),相对最大电子传递速率(r ETRmax)无明显变化,而PAB辐射下呈现明显下降趋势,光饱和点(Ek)则在两种处理间无显著变化。此外,单位反应中心吸收的能量(ABS/RC)和耗散的能量(DIo/RC)随辐射强度的增加在PAR处理下无明显变化趋势,而PAB处理下则呈现明显升高,同时单位反应中心吸收用于电子传递的能量(ETo/RC)在两种辐射处理间无明显变化。两种辐射处理下均诱导非光化学淬灭机制(NPQ),混合速率慢时,随光强水平增加诱导较高的NPQ值。该结果显示混合速率加快可减缓辐射强度增加时可见光PAR对T.pseudonana光合作用的抑制效应,而在UVR存在时(PAB处理)反而使得抑制效应加剧。氮限制条件下,T.weissflogii和T.pseudonana的PSII光化学活性随培养时间的延长均表现持续降低。D1蛋白及Chl-a的含量也随之下降,补充氮源后含量升高,与Fv/Fm变化相一致。氮限制条件下,两种硅藻均诱导非光化学淬灭机制(NPQ)。通过对快速叶绿素荧光诱导曲线的分析,发现氮限制抑制了藻细胞PSII受体侧电子QA-向QB的传递。高光辐射显著抑制两种硅藻的PSII光化学活性,氮限制进一步加剧该效应。氮充足条件下,T.pseudonana具有较高PSII光失活的功能性截面积σi值,对高光的敏感性较强,但其PSII修复速率也较高。而在氮限制条件下,T.weissflogii则具有较低的σi值,其对高光的耐受性显著高于T.pseudonana。在海洋变暖的背景下,营养盐限制及受光率的增加可能会降低硅藻细胞的光合能力,进而影响其初级生产贡献。在生长温度为18℃和24℃时P.tricornutum的生长速率均受到氮限制的抑制。最大光化学效率Fv/Fm也显著降低,相比24℃条件下,18℃时Fv/Fm下降更为严重。r ETRmax在氮限制条件下显著下降,升温(24℃)对其无显著影响,光合效率表现类似趋势。而光饱和点Ek,氮限制和升温均对其无明显影响。氮限制条件下藻细胞单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)及单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TRo/RC)均增加,同时单位反应中心耗散掉的能量也在增加(DIo/RC),升温条件对该能流分配影响较小。氮限制抑制电子从QA-到QB的传递,与18℃相比,24℃时受抑制程度较轻。氮限制条件下,细胞受高光抑制严重,温度变化对其无差异性影响。该结果显示升温在一定程度上可缓解氮限制对于P.tricornutum PSII功能的影响。