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紫菜(Porphyra)是一类大型原始红藻,分布范围广泛,从热带到寒带,几乎跨越整个纬度范围,表现出较广的光温适应性。在我国,北起辽宁省,南至海南省均有紫菜分布,例如,条斑紫菜(P.yezoensis)、坛紫菜(P.haitanensis)、皱紫菜(P.crispate);其中条斑紫菜为我国长江以北海区的主要栽培品种,而坛紫菜在南方被广泛的栽培;皱紫菜主要分布在福建霞浦(26°50N)至海南铁炉港(18°20N)海区。叶绿素荧光技术因其快速便捷等优点在植物生理研究方面得到了广泛的应用及发展,因此,本文利用这一技术研究了光强和温度对紫菜叶绿素荧光特性的影响。
研究了温度胁迫条件下,条斑紫菜、坛紫菜和皱紫菜3种丝状体的叶绿素荧光特性。结果表明:20℃下,丝状体PSⅡ的有效光化学效率(Yield)、最大光量子产量(Fv/Fm)和光化学淬灭(qP)均能维持较高的水平。对低温(5℃)的耐受性以条斑紫菜最强,坛紫菜次之,皱紫菜较弱;而对高温(35℃、40℃)的耐受性则与之相反。5℃下24 h,3种紫菜丝状体Fv/Fm呈下降趋势,转入常温后逐渐恢复。40℃处理1.5 h,坛紫菜和皱紫菜的Fv/Fm降幅不足10％,转入常温能基本恢复,而条斑紫菜降为起始值的82％,转入常温后持续降低;40℃处理3 h,3种丝状体的Fv/Fm均降为起始值的65％,恢复培养16 h后,活性未见恢复:40℃胁迫8 h,所有材料的Fv/Fm均降为0。
在不同光强条件下培养后,条斑紫菜野生型(Y)、红色型(Yr)、紫色型(Yp)和绿色型(Yg)4种丝状体Fv/Fm的响应结果显示:20℃下,在40～160μmol m-2s-1下光照12 h,紫菜丝状体的Fv/Fm随光照时间的延长而降低。40μmolm-2s-1光强下,红色型Yr丝状体的Fv/Fm显著高于野生型Y,紫色型Yp与Y较为接近;随着处理光强的提高,Yr和Yp两种色素突变体的PSⅡ活性优势逐渐减弱;绿色型Yg始终显著低于野生型。高光胁迫实验表明:在400～1600μmolm-2s-1光强下240min,丝状体的Fv/Fm均不足起始值的35％,1600μmol m-2 s-1高光下180min,Yg活性降为0;胁迫停止后转入暗期恢复培养17 h,各高光强下的藻体均未能恢复到起始水平。
此外,对条斑紫菜10个品系藻体的色素吸收光谱及在不同生长光强下的有效光化学效率(Yield)进行了比较研究。光谱测定结果显示,不同品系藻体吸收光谱基本一致,但峰值有所差异。试验品系中,杂交重组品系Y-H001的藻红蛋白(PE)、藻蓝蛋白(PC)和别藻蓝蛋白(APC)含量显著高于对照种质Y-W0401,分别高出41.4％、38.3％和43.2％;绿色突变体Y-gr01的三种藻胆蛋白含量及PE/PC显著低于对照,但叶绿素α(Chlα)含量较Y-W0401高出28.2％;杂交重组品系H-Yy0502的PE/Chlα、PC/Chlα和APC/Chlα显著高于Y-W0401。有效光化学效率测定结果表明,在不同的光强条件下,选育品系Y-J0201和诱变实验品系CM0305的Yield显著高于Y-W0401,而Y-gr01的Yield显著低于对照。