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盐胁迫对人工培养和野生地木耳光合作用的影响

更新时间:2009-03-28

地木耳(Nostoc commune Vauch)俗称地皮菜、地软等,属蓝藻门(Cyanophyta)蓝藻纲(Cyanophyceae),念珠藻目(Hormogonales),念珠藻科(Nostocaceae),念珠藻属(Nostoc commune)[1]。地木耳是由藻殖段萌发、细胞分裂,藻丝体延长、缠结,分泌外胶被,并吸收大量水分逐渐增大后形成的[2];地木耳野生状态呈片状,人工液体培养条件下呈球状。地木耳的蛋白质含量高,脂肪含量低,经常食用有清热收敛,益气明目的功效;能治汤火伤,夜盲症[3]。地木耳的多糖类型多样,具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗旱、抗炎症、清除自由基等多种作用,能够增强机体免疫能力,还能促进农作物的生长[4]。地木耳在世界范围内分布广泛,大多见于光照强烈,干旱或半干旱地区的生境中[2]。在干旱和半干旱地区,干旱胁迫及与之相伴的盐胁迫是限制生物生长和发育的主要因子,也是制约农作物产量的一个严重问题,因此研究蓝藻地木耳耐受盐胁迫的适应机理对提高农作物产量具有重要意义。

不同蓝藻对盐胁迫的耐受能力是不同的[5]。当蓝藻受到盐胁迫时,蓝藻光合作用、固氮作用等生理活性均会受到不同程度的影响。在盐胁迫条件下,两种固氮蓝藻Nostoc muscorumCalothrix scopulorum光合作用耐受盐胁迫能力强于固氮作用[5];然而,Soltani[6]发现蓝藻Fishcherella sp. FS 18的光合作用活性对盐敏感,而固氮作用不敏感。当用盐胁迫处理几种Anabaena藻时,研究发现藻细胞会发生细胞凋亡[7]。当蓝藻Anabaena cylindrica受到盐胁迫时,藻细胞的形态会发生变化,叶绿素a及细胞内蛋白水平也会下降[8]。当NaCl浓度超过0.2M后,拟球状念珠藻葛仙米光系统II最大光化学效率Fv/Fm下降,光合放氧速率也随着NaCl浓度升高而降低。高盐胁迫下地木耳和葛仙米的光合活性均降低;在0.8M的盐浓度下胁迫48h和96h后,地木耳仍可检测到微弱的光合活性,而在葛仙米中已检测不到,说明地木耳比葛仙米更加耐受盐胁迫[9,10]。发菜是一种典型耐旱蓝藻,其BG110培养的发菜细胞培养物也能耐受一定浓度的盐胁迫,用不同浓度NaCl处理人工培养的发菜时,发现发菜的光合作用效率受到影响,当NaCl浓度为0.1M时光合速率与叶绿素荧光具有最大值[11,12]。与发菜类似,地木耳也是一种可食用的耐旱蓝藻,但是其人工液体培养的地木耳对盐胁迫的耐受机制还未见到报道。

情况 3 u1,…,u10的颜色当中互不相同的仅有3种,不妨设f(ui1,2,3, i=1,2,…,10,则当C(vj)是2-子集时,C(vj)不包含颜色1,2或3且每个C(vj)都不是{1,2,3},从而{1,2,3,4,5,6}中能够成为Y中点的色集合的数目为当45≤n≤90时,45个集合不能区分Y中的n个顶点,得出矛盾。令C=C1∪C2∪C3,其中:

本文利用Dual-PAM-100 (German, WALZ),同步测量光系统I (PSI) P700氧化还原态和光系统II (PSII)叶绿素荧光,研究了人工液体培养和野生地木耳PSI和PSII活性对盐胁迫响应差异,探讨不同培养状态下的地木耳光合机构对盐胁迫的适应机制,为地木耳的人工栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料的采集培养及筛选

野生地木耳采集于湖北省黄石市人民广场(30°12′N,115°01′E),于BG110中回复吸水后形态为片状或木耳状(图1a)。培养液BG110中包括的成分及含量为: 硫酸镁0.08g /L、氯化钙0.03g /L、柠檬酸0.006g /L、柠檬铁铵0.006g /L、乙二胺四乙酸二钠0.001g /L、碳酸钠0.02g /L、微量元素A5溶液1mL /L、磷酸氢二钾0.04g /L.

野生地木耳用玻璃匀浆器匀浆成藻丝,7000rpm离心10min,弃上清,沉淀用BG110重悬,反复清洗3次。将藻丝接种于BG110培养基中,在20℃、pH约为7、光强为50μmol photons /(m2·s)、持续照光下通空气培养,每10d更换一次培养基,两个月左右后形成直径为3~4mm的球状原植体(图1b)。

1.湖南省城乡小学生英语水平的现状。湖南省农村地区与城市地区的小学生的实际英语水平有很大的差异,农村地区小学生基础知识非常薄弱,绝大部分学生不能掌握教材中的基本词汇与句型,因此,在考试中乱做题目的现象屡见不鲜,他们看不懂考试题目,所以只能选择猜答案,因而造成他们从一开始就没有英语学习和考试的正确态度;而城市小学生能基本掌握课程主要知识并进行消化,他们在学有余力的同时还会接受课外英语辅导与培训,有些小学生甚至可以在统考测试中获得头筹,他们的英语综合素质也远远高于农村小学生。

利用Dual-PAM-100对人工培养和野生地木耳进行检测,筛选出生理状态一致的实验材料(Fo= 0.1±0.02且Fv /Fm= 0.4±0.05)进行后续盐胁迫处理。

1.2 盐胁迫处理

[7]Ning S B, Guo H L, Wang L, et al. Salt stress induces programmed cell death in prokaryotic organism Anabaena [J]. Journal of Applied Microbiology, 2002, 93(1): 15~28.

1.3 光合参数测定

盐胁迫处理后的样品,使用Dual-PAM-100进行叶绿素荧光以及P700的氧化还原态的测定。荧光参数计算如下:Fv /Fm=(Fm-Fo) /FmY(II)=(Fm′-Fs) /Fm[13]Y(NPQ)=Fs /Fm′-Fs /FmY(NO)=Fs /Fm[14].Fo代表暗适应后叶绿素最小荧光,Fs代表光适应后的叶绿素稳态荧光,FmFm′分别代表暗适应和光适应后的叶绿素最大荧光,测定使用脉冲4000μmol photons /(m2·s)。FoFm的测定,材料至少暗适应15min,FsFm′的测定经过至少3min的光适应。Fv /Fm表示PSII的潜在最大光合能力(光合效率);Y(II)表示光适应下PSII的实际光合效率;调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)是PSII热耗散;非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)是PSII光损伤的重要指标。

采取类似叶绿素荧光光合参数的分析方法对P700的氧化还原态的测定进行分析。Y(I)=1-Y(ND)-Y(NA),Y(ND)=1-P700red,Y(NA)=(Pm-Pm′)/Pm. P700是实时P700信号,Pm是远红光适应后打开饱和脉冲测量的最大P700信号,Pm′是给定光照状态下打开饱和脉冲测量的最大P700信号,P700 red是某一光合状态下处于还原态的P700总量,介于0(P700全部氧化)至1(P700全部还原)之间,Y(I)是指PSI的实际光化学效率,由于供体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量Y(ND)表示PSI光保护的程度,由于受体侧限制引起的PSI处非光化学能量耗散的量子产量Y(NA)表示PSI受损伤的风险。环式电子传递的大小用Y(CEF) /Y(II)表示,其中Y(CEF)=Y(I)-Y(II)[15,16].

[2]李敦海, 刘永定. 近十年中国地木耳研究概况[J].水生生物报, 2003, 27(4): 408~412.

通过支架合理工作阻力及支架结构优化,最终确定6上109待采工作面换用当时国内外首套最大工作阻力的ZF21000/25/45D 四柱放顶煤支架。

ETR= ETRmax×(1-e(-α×PAR /ETR max ))

数据用Excel 2010进行整理,用SPSS 17.0进行方差分析和多重比较,采用Origin 8.5进行绘图。

1.4 统计分析

其中,PAR指光照强度,单位为μmol photons/(m2·s);α是曲线在光限制条件下的斜率,表示光合效率;ETRmax指光饱和时最大电子传递速率,单位为μmol electrons/(m2·s).

2 结果与分析

2.1 人工培养与野生地木耳的形态

  

图1 人工培养地木耳形态(a);野生地木耳形态(b)

2.2 盐胁迫对人工培养和野生地木耳光系统活性的影响

  

NaCl浓度 NaCl concentration/M

 

图2 经不同浓度NaCl处理,人工培养和野生地木耳的PSII最大光化学效率Fv /Fm和有活性的最大PSI复合体数目Pm的变化

由图2可知,随着NaCl浓度的增加,PSII的最大光化学效率Fv /Fm在≤0.4 M NaCl先缓慢下降,而后迅速下降,并且野生地木耳Fv /Fm下降幅度显著大于人工培养地木耳。具体而言,在1M NaCl时相对于初始值,野生地木耳Fv /Fm下降了94%,人工培养地木耳Fv /Fm下降了42% .有活性的最大PSI复合体数目Pm在NaCl≤0.8 M时,相对于初始值,无显著变化,在1M和1.5M NaCl条件下,野生地木耳Pm分别显著下降44%和69% (Tukey′HSD,P<0.05),而人工培养地木耳Pm在1 M NaCl条件下,无显著变化(Tukey′HSD, P>0.05),在1.5M NaCl条件下,下降39%。该结果说明,野生地木耳最大PSI和PSII活性较人工培养地木耳对盐胁迫更加敏感。

2.3 盐胁迫对人工培养和野生地木耳光系统II光能分配的影响

  

NaCl浓度 NaCl concentration/M

 

图3 经不同浓度NaCl处理,人工培养和野生地木耳的PSII实际光化学量子效率Y(II),PSII光损伤程度Y(NO)和热耗散Y(NPQ)的变化

由图3可知,随着NaCl浓度的增加,人工培养和野生地木耳PSII实际光化学量子效率Y(II)逐渐下降,热耗散Y(NPQ)呈上升趋势,Y(II)光损伤的程度Y(NO)无显著差异。

2.4 盐胁迫对人工培养和野生地木耳光系统I光能分配的影响

  

NaCl浓度 NaCl concentration/M

 

图4 经不同浓度NaCl处理,人工培养和野生地木耳PSI实际光化学量子效率Y(I)、受体侧限制引起的PSI非光化学能量耗散量子产量Y(NA)和供体侧限制引起的PSI非光化学能量耗散量子产量Y(ND)的变化

由图4可知,在NaCl浓度高于0.4M时,人工培养和野生地木耳的PSI实际光化学量子效率Y(I)逐渐下降,PSI供体侧受保护程度Y(ND)呈上升趋势。在盐胁迫下,野生地木耳PSI受损伤风险Y(NA)无显著变化(Tukey′HSD, P>0.05),但人工培养地木耳Y(NA)在NaCl浓度高于0.8M时显著增加 (Tukey′HSD,P<0.05)。该结果说明,在高盐胁迫(>0.8 M NaCl)下,虽然人工培养和野生地木耳PSI供体侧受保护机制均被激发,但人工培养地木耳PSI受损伤风险显著高于野生地木耳。

2.5 盐胁迫对人工培养和野生地木耳环式电子传递的影响

由图5可知,随着NaCl浓度的增加,人工培养和野生地木耳环式电子传递有效量子效率Y (CEF) /Y(II)在>0.6M时显著增加,在1 M NaCl时分别达到初始值的15倍和19倍。

2.6 在盐胁迫下人工培养和野生地木耳光系统电子传递速率对光强的响应

[9]李敦海, 宋立荣, 刘永定. 葛仙米光合活性对盐胁迫的反应[J].水生生物学报, 1999, 23(5): 420~424.

主要教学内容:巩固理论知识,通过电气元件装配过程来完成方法研究及作业测定实验,初步学会将理论知识应用于实践。教学地点:实验室;教学课时:6学时。

  

NaCl浓度 NaCl concentration/M

 

图5 经不同浓度NaCl处理,人工培养和野生地木耳环式电子传递链Y(CEF) /Y(II)的变化

 

光照强度 PFD(μmol photons /(m2·s)

图6 经不同浓度NaCl处理,人工培养和野生地木耳PSII电子传递速率快速光强响应曲线的变化

  

NaCl浓度 NaCl concentration/M

 

图7 经不同浓度NaCl处理,人工培养和野生地木耳PSI的电子传递速率ETR(I)快速光强响应曲线的变化

由图7a和图7b可知,不同浓度NaCl处理后,人工培养和野生地木耳光系统I电子传递速率随着光强的增加,先迅速增加然后逐渐趋于稳定。野生地木耳PSI最大电子传递速率ETR(I)max约是人工培养地木耳的6倍(图7c和7d)。相对于对照,野生地木耳ETR(I)max在0.2 M NaCl条件下,显著增加约20% (Tukey′HSD, P<0.05),在0.4和1M NaCl处理条件下,分别显著下降了66%和90% (Tukey′HSD, P<0.05)。人工培养地木耳ETR(I)max在0.2和0.4 M NaCl条件下,与初始值相比无显著差异 (Tukey′HSD, P>0.05),在1M NaCl时,显著下降了93% (Tukey′HSD, P<0.05)。野生地木耳PSI的光合效率α在0.2、0.4和1M NaCl条件下相对于初始值无显著差异(Tukey′HSD, P>0.05)(图7f)。人工培养地木耳α在0.2和0.4 M NaCl条件下相对于初始值无显著差异(Tukey′HSD, P>0.05),而在1M NaCl条件下,显著下降68% (Tukey′HSD, P<0.05)(图7e)。

3 讨论

地木耳形态发育主要包括藻殖段、小群体、大群体和片状体几个阶段。当地木耳发育到大群体阶段,会由于水分散失产生张力,将大群体外部的胶鞘扯裂。胶鞘破裂后,不断分裂产生的藻细胞会从裂缝处溢到胶鞘外,胶鞘外的藻丝会产生新的胶被。由于胶被具有粘性,胶鞘外的藻丝不会脱离母体,且逐渐与母体的胶鞘融合为一体,直至形成片状体[18]。而在液体培养下,地木耳的胶鞘不会由于水分过度散失而破裂,故呈球状。地木耳的近缘种葛仙米,是一种水生念珠藻,主要分布于水稻田中,形态呈球状。当NaCl浓度超过0.2M后,拟球状葛仙米光系统II最大光化学效率Fv/Fm开始显著下降[10],而在本实验中,野生地木耳和人工培养的地木耳Fv/Fm在NaCl浓度超过0.4 M后才出现显著下降,该结果说明地木耳不论是野生的片状原植体,还是人工液体培养的球状原植体,都比葛仙米更能耐受盐度胁迫。

[5]Telor E. Response of N2-fixing cyanobacteria to salt [J]. Applied & Environmental Microbiology, 1980, 40(4): 689~693.

在较高的盐胁迫下,人工培养和野生地木耳光系统II活性都显著下降(图2,3)。盐胁迫可以通过抑制蓝藻光系统II的D1蛋白重新合成,从而阻碍其光系统II的修复,造成D1蛋白损伤和叶绿素蛋白水平下降,QB受体的结构发生改变,使得PsbO蛋白降解,最后导致蓝藻光系统II活性下降[20,21,22]。另外,盐胁迫通过阻碍能量从S. platensis的藻胆蛋白传递到光系统II,而使其光系统II活性下降,但却促进能量从藻胆蛋白向光系统I传递而使得光系统I活性有所增加[23]。在本实验中,耐旱蓝藻地木耳在高盐胁迫下,光系统II活性显著下降,但是损伤指标Y(NO)在盐胁迫下无显著变化(图3),光系统I Pm维持在较高的活性(图2),Y(ND)显著增加,说明地木耳光系统I活性的稳定和围绕光系统I光保护机制的激发有效的保护了光系统II免受损伤。在盐胁迫下,人工培养和野生地木耳围绕光系统I的环式电子传递Y(CEF) /Y(II)都得到显著激发,在1M NaCl时分别显著增加到初始值的15倍和19倍,说明野生地木耳激发了更高的环式电子传递效率,能产生更多的ATP去修复盐胁迫下的受损蛋白如D1蛋白等,更有效地保护地木耳光合机构,故野生地木耳比人工培养地木耳能更好的适应盐胁迫。

具体要求:各个组之间的对比在于移动过程中球不能够落地,而并不对比各组使用的时间。当学生完成之后,让其总结最终顺利完成的主要原因。

参考文献:

[1]王勋陵, 王 静, 刘四清. 地木耳的超显微结构观察[J].植物学报, 1987, 29(5): 469~474.

利用Dual-PAM-100测定PSII和PSI的快速光响应曲线:实验材料暗适应15min后,依次置于光强0、18、94、172、272、330、501、759μmol photons/(m2·s)照射20 s,于每一光强梯度下同步测定ETR(II)和ETR(I)。PSII和PSI的电子传递链光强响应曲线的分析根据Platt等[17]

[3]陕西省革委会卫生局. 陕西中草药.Shanxi herbal medicine [M]. Xian People′s Publishing House, 西安:陕西人民出版社, 1971.

[4]刁 毅, 刘 涛, 韩洪波. 不同地区地木耳多糖红外光谱与抗氧化活性研究[J].湖北农业科学, 2016, 55(4): 984~987.

近年来,铜仁市食品药品监管局不畏艰难,奋力拼搏,食品药品安全监管工作取得显著成效。2014年,由全省排名靠后一跃而成全省第二名;2015年,跃居全省第一名。铜仁市食品药品监管工作在贵州省保持领先。

野生地木耳生长在干旱少雨的生境中,处在干湿交替的环境,周期性的受到干旱胁迫和盐胁迫。地木耳应对盐胁迫,会合成可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质[10],因此野生地木耳和人工培养地木耳除了形态差异外,其生化组成和生理功能也是存在差异的。野生地木耳光系统II光合活性对室外波动光是非常敏感的[19]。本实验快速光响应曲线结果表明,人工培养地木耳无论是否受到盐胁迫,也对变光非常敏感,在较高光强下出现明显光抑制;而野生地木耳在0.2 M NaCl条件下,在高光下依然具有较高的稳定的电子传递速率,且其围绕光系统II和光系统I的最大电子传递速率分别约是人工培养地木耳的4和6倍,该结果说明野生地木耳比人工液体培养地木耳在低盐胁迫下具有更高的光合潜能,并且地木耳光合活性对高光的适应受到盐胁迫的影响。

[6]Soltani N, Zarrini G, Ghasemi Y, et al. Characterization of a soil cyanobacterium Fishcherella sp. FS18 under NaCl stress [J]. Journal of Biological Science, 2007, 7(6): 684~692.

2.教师在班级各小组课前提交的情景剧作品中,挑选完成较好的作品进行课堂展示播放。意图是通过较好作品的课前展示,提高学生完成任务的积极性。

将人工培养和野生地木耳置于光照培养箱中,设置温度为25℃,光强为50μmol photons /(m2·s),用BG110配制的不同浓度NaCl溶液(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5 M)处理1h.

[8]Bhadauriya P, Gupta R, Singh S, et al. Physiological and biochemical alterations in a diazotrophic cyanobacterium Anabaena cylindrica under NaCl stress [J]. Current Microbiology, 2007, 55(4): 334~338.

由图6可知,人工培养地木耳PSII电子传递速率ETR(II)在0.2和0.4 M NaCl条件下随着光强增加而增加,在光强约200 μmol photons/(m2·s)时,均达到最高值,随着光强继续增加,ETR(II)逐渐下降,出现明显光抑制。而野生地耳ETR(II)在0和0.2 M NaCl条件下随着光强增加而显著增加(Tukey' HSD, P<0.05)并持续上升,没有发生光抑制,其光系统II最大电子传递速率ETR(II)max约是人工培养地木耳的4倍。但在0.4 M NaCl条件下,随着光强增加,ETR(II)逐渐增加,当光强超过300 μmol photons/(m2·s)时,呈轻微下降趋势,出现轻微光抑制。

[10]李运广, 高坤山. 盐胁迫对地木耳和葛仙米生理生化特性的影响[J].水生生物学报, 2003(3): 227~231.

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现有的脱脂方法主要有机械压榨脱脂法、机械离心脱脂法和溶剂浸出法等3种。蚕蛹是高蛋白、高油脂物质,粗纤维含量很低,仅占3.40%左右,其质地比较软,所以机械压榨提取油脂困难较大。机械离心脱脂法的残留油脂达8%—12%。目前,这2种方法在实际中很少应用,而有机溶剂浸出法具有出油率较高、蛋白质不变性等优点,在实际生产中应用较多。

合理利用外资。针对于公路养护资金缺口的问题,可通过国际组织及外商投资的方式,加大对公路养护及交通事业的发展。应用企业发行债券,实现对企业短期内资金紧张和不足的解决,积极优化企业的债务结构。了解清楚企业的内部资产和预期收益,盘活存量资金,应用业存量资产获得收益加强公路养护的投入,以及实现合理化投资。针对于养护资金不足的问题,可选择银行贷款解决。除此之外,可引入商业保险资金,应用交通基础设施回报稳定特点,解决养护资金不足。

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女人记得后来两人在一起做爱的时候,男朋友总是压在她的身子上说那句话,虎吃牛,虎吃牛呀。男朋友还趴在她耳根处问她,你愿意让我吃吗?女人满脸通红地说愿意,你想什么时候吃就什么时候吃。男朋友就说吃你一辈子,男朋友的话说过几次便把女人说得泪流满面,她很小父母亲便离异了,她是靠姐姐微薄的工资读完大学的呀,能有了一个男人呵护她、爱她这还不是福气吗?

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小型灌区管道输水灌溉工程常用的输水管,有钢管、普通聚氯乙烯(PVC)管、聚乙烯(PE)管、聚丙烯(PP)管和加筋聚氯乙烯管等。考虑到PVC管运行的安全可靠、维护工作量小,投资少,优先选用。

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* Correspondence: M H Hong, E-mail: elehmh@nus.edu.sg

 
陈静远,田婧,甘甜,章洁杰,万梅音,陈珍,陈雄文
《湖北师范大学学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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