《海洋微藻光合作用對UV-B輻射增強的回響特徵及機制研究》是依託中國海洋大學，由唐學璽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海洋微藻光合作用對UV-B輻射增強的回響特徵及機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐學璽
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
臭氧層減薄是當今最引人注目的全球變化現象之一,而且全球性的臭氧層的侵蝕和破壞仍在日漸加重。臭氧層的減薄使得到達地面的紫外線，尤其是對生物具嚴重損傷作用的紫外線B波段（UV-B）的輻射增強，從而對全球產生明顯的生態學和生物學效應。海洋浮游植物是海洋生態系中對UV-B輻射增強最直接的回響者。因此本項目以紫外線（UV-B）輻射增強為影響因子，選用海洋微藻為材料，開展以下三方面的研究工作。1、海洋微藻的光合色素吸光特性對UV-B輻射增強的回響變化。2、海洋微藻光合作用的光反應過程對UV-B輻射增強的回響特徵。3、海洋微藻光合作用的碳反應過程對UV-B輻射增強的回響特徵。研究目標是從光合作用的三大過程-光合色素吸光過程、光反應過程和碳反應過程深入揭示海洋微藻光合作用對UV-B輻射增強的回響機制.為準確估計海洋微藻在調節全球變化中的作用和闡明全球變化對海洋生態系統的影響提供理論依據。
結題摘要
UV-B輻射增強、重金屬及持久性有機污染物程度加深是備受關注的全球性環境問題。本項目的重點是在實驗生態條件下研究了UV-B輻射增強對海洋微藻光合作用過程的影響，首次系統探討了光合作用三大過程：光合色素吸光過程、光反應過程以及碳反應過程對UV-B輻射增強的回響特徵，並基於活性氧理論對可能的作用機理進行了探討。在此基礎上，比較性研究了另兩類脅迫因子：重金屬Cu2+和持久性有機污染物—石油烴水溶性成分(WAF)對微藻光合作用過程的影響，對不同脅迫條件下微藻光合作用過程損傷的異同進行分析。(1)UV-B輻射增強顯著影響杜氏鹽藻光合作用的吸光過程，其體內葉綠素a、b、類胡蘿蔔素等色素含量以及Chl a/ Chl b和Chl/Car比值均隨UV-B輻射增強而變化，說明改變光合色素含量的策略是其進行光保護和光適應的途徑。UV-B輻射增強能有效影響杜氏鹽藻的光反應過程，低劑量輻射條件下光系統Ⅱ主要通過非光化學猝滅途徑來消散過量的光能，從而減輕過量能量對PSII反應中心的傷害；而高劑量的UV-B輻射條件下則是通過提高光化學猝滅能力來消散過量的光能。UV-B輻射使得電子傳遞速率以及光能撲捉和轉換效率均有所下降，從而改變並降低了對吸收光能的分配和利用率。UV-B輻射增強能誘導碳反應關鍵酶核酮糖1-5二磷酸羧化酶活性的升高，說明碳反應過程在UV-B輻射增強條件下也有所改變。電鏡研究表明，UV-B輻射對杜氏鹽藻光合作用片層損傷明顯，葉綠體中的光合色素小體被漂白，甚至出現空腔。細胞內的膜脂過氧化程度增加，同時抗氧化系統各組分有所回響。綜上所述， UV-B輻射增強加劇杜氏鹽藻體內的氧化脅迫，對光合作用等關鍵生理過程產生損傷，抗氧化系統在微藻抵禦氧化損傷方面發揮作用。 (2)基於葉綠素螢光技術、流式細胞術並結合透射電鏡技術比較研究了重金屬Cu2+以及WAF對微藻光合作用過程的影響，結果均顯示：外源脅迫因子能夠降低微藻光合色素含量，改變色素之間的比值以及色素吸收峰等吸光特徵，損傷光系統Ⅱ（PSⅡ）的電子傳遞和能量傳遞過程，並順序性影響到微藻的碳反應過程。但不同脅迫因子對光合作用過程作用的靶位不同。 基於本研究結果，共發表論文10篇SCI/EI收錄7篇；共有4人次參加國際會議；培養碩、博士研究生5名。
