《海洋硅藻休眠孢子萌發進程中氮代謝的調控機制》是依託廈門大學，由陳長平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海洋硅藻休眠孢子萌發進程中氮代謝的調控機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳長平
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋硅藻在不良環境下常形成休眠孢子，並大量存在於沉積物中，其萌發將影響浮游植物和赤潮生物的種群動態，也是海底-水層系統耦合中重要的生物過程。研究發現，休眠孢子往往需要一定的滯後期才開始營養生長，這種滯後反映了萌發進程中營養吸收、尤其是氮吸收與生長之間的不同步關係。目前對這個滯後過程的認識還非常模糊。本項目擬在充分預研的基礎上，運用細胞周期表征海洋硅藻休眠孢子萌發進程的不同階段；比較萌發各階段休眠孢子中氮吸收的啟動與氮同化酶活力的恢復；無機氮的利用與有機氮的同化；自由胺基酸的代謝與蛋白質的合成等氮代謝途徑，揭示氮限制解除下硅藻休眠孢子氮代謝過程的恢復狀態；闡明休眠孢子的氮代謝與營養生長的不同步關係，及其對浮游植物群落結構的影響和生物量的貢獻。研究結果對於揭示硅藻休眠孢子萌發進程氮代謝的調控機制，闡明硅藻休眠孢子在海底-水層耦合關係中的作用具有重要的理論意義和科學價值。
結題摘要
海洋硅藻休眠孢子在合適的條件下能夠快速萌發，豐富浮游植物和赤潮生物群落，在硅藻季節性的水華中可能具有重要的作用。通常休眠孢子的萌發被認為與其形成的方式正好相反，目前多數有關硅藻休眠孢子的研究注重其本身的特性及生態作用，但是對於其具體的萌發過程了解很少，特別是在萌發的開始階段，往往需要一定的滯後期才開始營養生長，這種滯後反映了萌發進程中營養吸收、尤其是氮吸收與生長之間的不同步關係。本項目運用細胞周期表征海洋硅藻休眠孢子萌發進程的不同階段；比較萌發各階段休眠孢子氮吸收、氮同化酶活力、自由胺基酸的代謝等氮代謝途徑，揭示氮限制解除下硅藻休眠孢子氮代謝過程的恢復狀態；闡明休眠孢子的氮代謝與營養生長的不同步關係。結果表明，休眠孢子萌發過程中細胞體積不斷增大，在48～54h內基本完成第一次分裂。萌發後72h時，細胞體積和直徑已經恢復到營養細胞大小，處於快速分裂狀態。運用細胞周期可以很好地反映休眠孢子萌發的進程，可以分為停滯期、G1 期、S 期、G2 期和M 期等細胞周期。不同的細胞周期反應了硅藻休眠孢子在萌發的不同階段。光照強度越大中肋骨條藻細胞氮吸收速率越大，尤其是萌發起始階段，光照是啟動中肋骨條藻休眠孢子的關鍵。無光條件下，單獨的溫度增加不足以啟動中肋骨條藻休眠孢子的萌發。光照強度越大休眠孢子萌發過程內胺基酸種類和數量越多。溫度對休眠孢子氮吸收在萌發各個時期表現不一樣，但對氮吸收速率影響不及光照大。中肋骨條藻休眠孢子萌發的起始階段溫度的高低與細胞對氮的吸收快慢無直接相關性。15N 同位素標記示蹤實驗結果表明，15N主要標記在Glu、His、Ala、Gly、Pro、Thr這6種胺基酸上，說明這6種胺基酸可能在休眠孢子萌發過程中外源氮同化中起重要作用。甘氨酸和組氨酸是中肋骨條藻休眠孢子萌發過程的優勢游離胺基酸。對比對數期、穩定期及萌發過程的中肋骨條藻，發現甘氨酸和組氨酸與中肋骨條藻應對逆境脅迫有關。高光照強度可以明顯地增加尿素循環中關鍵胺基酸精氨酸、谷氨酸和天冬氨酸的含量及提早精氨酸被檢測到的時間。休眠孢子往往需要一定的滯後期才開始營養生長，這種滯後反映了萌發與吸收營養及生長之間的不同步關係。研究結果揭示了硅藻休眠孢子萌發進程氮代謝的調控機制，進一步闡明了硅藻休眠孢子在海底-水層耦合關係中的作用具有重要的理論意義和科學價值.
