硒元素是一种由瑞典化学家Berzelius发现并命名,对人体及动物健康极其重要的微量元素,主要参与抗氧化、抗衰老等生理活动。但无机硒对人体有极强的毒性,人体不能直接吸收无机硒,只能通过摄取其他生物体内有机硒补充。许多植物及酵母菌具有富集硒的特性,因此目前补硒产品主要集中在酵母和高等植物大米、小麦等。雨生红球藻是一种自养型单细胞绿藻,且在胁迫条件下可大量合成具有强抗氧化活性的虾青素,是一种天然保健产品。雨生红球藻具有将无机硒转化成有机硒的能力,但其转化机制与调控原理还不清楚。为了研究亚硒酸钠对雨生红球藻的生理生化影响,以及雨生红球藻富集硒的胞内机制,本研究采用蛋白质组学的方法对亚硒酸钠胁迫下的雨生红球藻蛋白表达变化机制进行了初步的研究。以雨生红球藻SAG 192.80作为实验材料,在不同亚硒酸钠浓度下培养10天,分析藻的生长情况,确定合适的硒浓度梯度。在此基础上,分析硒胁迫下藻的生长及生理生化特征以及藻细胞富硒含量和最佳富硒条件。进而以正常生长的藻为对照,研究在硒胁迫条件下雨生红球藻内蛋白表达的差异。主要研究结果如下:(1)通过雨生红球藻硒胁迫的EC50实验,发现亚硒酸钠对雨生红球藻细胞的半最大效应浓度是23.32 mg/L,其置信区间为[19.27,28.23]mg/L。(2)含不同浓度亚硒酸钠(0 mg/L、3 mg/L、13 mg/L、23 mg/L、33 mg/L)的培养基培养雨生红球藻。其中,低浓度3 mg/L亚硒酸钠对藻的生长速率无明显影响,随着浓度的继续增加,藻的生长速率开始受到抑制,且随着浓度增加,抑制作用愈明显,藻液的颜色也呈黄色。所有的藻在前5天的生长并不受亚硒酸浓度的影响。(3)对雨生红球藻光合效率、叶绿素含量测定数值的分析发现,加硒处理的藻在前五天内光合效率、叶绿素含量均与空白对照组一致。第五天后,高硒浓度的组内都出现了下降,且随浓度升高,下降越明显。这表明不同无机硒浓度对藻细胞对数生长期影响表现出显著差异。(4)对雨生红球藻细胞SOD酶、CAT酶活性测定发现,加硒条件下,藻内SOD、CAT酶活性均出现不同程度提高。表明硒胁迫条件导致强氧化物质的生成,进而损害藻内正常的生理活动。(5)分析不同硒浓度下藻细胞总硒及有机硒含量发现:加硒浓度为13 mg/L时,藻内总硒及有机硒达到峰值,分别是646.06μg/g和380.07μg/g。在不同加硒时间加硒的试验中,发现第一天加硒时,藻富集硒最高。因此亚硒酸钠在13 mg/L是最佳富硒浓度,培养第一天加硒是最佳加硒时间。(6)加硒组与对照组采用TCA/丙酮法提取蛋白进行二维电泳,胶图采用PDquest8.0软件分析,数据分析表明二维电泳图谱重复性较好。共分析获得40个明显变化的蛋白点,其中25个上调,15个下调。(7)质谱鉴定结果结果发现31个蛋白可在NCBI上比对已知的蛋白,27个蛋白注释到GO数据库。鉴定的差异蛋白主要参与光合作用、机体抗氧化、氨基酸代谢、能量代谢、离子运输和信号传递、细胞分裂和细胞修复等一系列细胞分子水平的调控。