【摘 要】
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发状念珠藻（Nostoc flagelliforme）是一种极端环境条件下生长的微生物,分布于干旱半干旱地区,同时发现也能在低温环境中生长。我们以人工培养的发状念珠藻悬浮细胞为研究材料,通过比较分析4℃低温胁迫下和20℃正常培养条件下的生长状态和生理特性的变化,阐释发状念珠藻在极端环境下得以生存的适应机制。研究结果归纳如下： 1.4℃低温胁迫处理15天后,发状念珠藻悬浮细胞的形态特征稍有变
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发状念珠藻（Nostoc flagelliforme）是一种极端环境条件下生长的微生物,分布于干旱半干旱地区,同时发现也能在低温环境中生长。我们以人工培养的发状念珠藻悬浮细胞为研究材料,通过比较分析4℃低温胁迫下和20℃正常培养条件下的生长状态和生理特性的变化,阐释发状念珠藻在极端环境下得以生存的适应机制。研究结果归纳如下： 1.4℃低温胁迫处理15天后,发状念珠藻悬浮细胞的形态特征稍有变化,发现在400倍光学显微镜下有少部分细胞的颜色由正常的绿色变为黄色和棕褐色,同时相对生长量显著降低,由此推测低温胁迫使发状念珠藻悬浮细胞的新陈代谢速率受到了抑制,降低新陈代谢速率可能是发状念珠藻悬浮细胞抵抗低温环境胁迫的一种手段。 2.质膜离子渗漏率在4℃低温胁迫处理第1、3天即有明显的增加,处理第5天后与对照无明显差异。说明质膜的相对透性对4℃的低温环境具有一定的耐受能力。进一步研究发现,低温引起发状念珠藻细胞内渗透调节物质海藻糖和脯氨酸的累积。而细胞内的脯氨酸和海藻糖迅速积累起着积极的渗透调节作用,减轻了低温对发状念珠藻悬浮细胞原生质膜结构的损伤,保护并维持降低冰点的生理活性物质和功能酶活性,使细胞对低温具有一定的耐受能力。 3.细胞活性在4℃低温胁迫处理3天内下降,处理第5天细胞活性恢复到与对照同等的水平。说明发状念珠藻悬浮细胞在低温胁迫下,拥有稳定酶活和高效传递电子的膜系统,这一结果由上述质膜离子渗漏率的变化和渗透调节物质的积累所证实。推测保护膜结构的完整性是发状念珠藻抵御低温的又一个重要手段。 4.发状念珠藻悬浮细胞在4℃低温处理1天,3天和5天的光合系统ⅡFv/Fm和Yield值较20℃极显著下降,其中第3天下降最显著。这些结果说明发状念珠藻悬浮细胞的光合效能极显著降低,即4℃低温胁迫降低了光合系统Ⅱ的原初光能捕获能力与光合电子传输能力,进而影响了发状念珠藻悬浮细胞光合系统的功能。然而叶绿素a的含量在低温处理5天内,都较对照上升,表明在4℃低温胁迫下,细胞内叶绿素含量在较低温度下仍然维持在一个稳定的水平,以保证细胞光合作用的进行。： 5.我们检测到,4℃低温协迫第3天和第5天,发状念珠藻悬浮细胞硝酸还原酶活性显著降低.结果说明低温下发状念珠藻固氮能力下降。 6.SOD酶活性测定和活性电泳结果显示,4℃低浊处理1天、3天和5天内SOD酶含量增加,酶活性增高。说明低温胁迫启动了发状念珠藻的超氧化物酶的抗氧化能力。在低温胁迫条件下,发状念珠藻细胞内活性氧的产生与清除原本处于的动态平衡状态被打破,发状念珠藻悬浮细胞通过提高超氧化物歧化酶活性（SOD）来清除不断产生大量的活性氧,以保护光合器官、膜和生物大分子。 总之,发状念珠藻以其独特的方式,适应低温环境。发状念珠藻有其独特的形态特征,生理生化和抗氧化防御机制,是自然界宝贵的极端坏境生长的微生物资源,悬浮细胞是研究发状念珠藻抗低温的理想材料,对海藻糖是否为发状念珠藻抗低温过程中的应激代谢产物,以及它的代谢途径和作用的分子机制,将是我们下一步工作感兴趣的重点。
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