【摘 要】
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近些年,人们发现产生叶绿素d（Chl d）和叶绿素f（Chlf）的红移叶绿素蓝藻可捕获远红光进行放氧型光合作用,这拓宽了人们之前所认知的放氧光合作用光能利用物理极限。然而,目前人们仅在特殊生境中分离了少数种类的红移叶绿素蓝藻,这限制了人们对这类特殊蓝藻生态功能的认识。本文通过富集培养的方法调查了红移叶绿素蓝藻的多样性,并检测了生物固氮活性,取得了以下研究结果:1在我国华中,华南以及西南地区广泛采集
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近些年,人们发现产生叶绿素d（Chl d）和叶绿素f（Chlf）的红移叶绿素蓝藻可捕获远红光进行放氧型光合作用,这拓宽了人们之前所认知的放氧光合作用光能利用物理极限。然而,目前人们仅在特殊生境中分离了少数种类的红移叶绿素蓝藻,这限制了人们对这类特殊蓝藻生态功能的认识。本文通过富集培养的方法调查了红移叶绿素蓝藻的多样性,并检测了生物固氮活性,取得了以下研究结果:1在我国华中,华南以及西南地区广泛采集94个水样和土壤样品,在实验室利用远红光富集培养,结果发现53个样品含有Chlf,1个样品含有Chl d。在富集样品中进一步分离纯化了 32株产生Chlf的红移叶绿素蓝藻。16S rRNA基因进化树分析表明它们在分类上属于席藻属（Phormidium spp.）、隐球藻属（Aphanocapsa spp.）、瘦鞘丝藻属（Leptolyngbya spp.）、拟色球藻属（Chroococcidiopsis spp.）以及一株新属蓝藻,其中Phormidium spp.是新发现的红移叶绿素蓝藻。这些蓝藻在白光下不产生Chld和Chlf,仅在远红光下诱导合成总叶绿素含量10%的Chlf和0.5%的Chl d。这表明在温带、热带以及亚热带这些地区分布着种类多样的红移叶绿素蓝藻,它们广泛栖息于缺乏可见光而富含远红光的各种生境。2初步研究了新属蓝藻Cf.sp.CCNU0014适应远红光的光合作用机制。Cf Leptolyngbya sp.CCNU0014是单细胞蓝藻,直径约为2 nm,含有多层与细胞膜平行排布的类囊体膜,与Leptolyngbyasp.CENA538的16S rRNA序列相似度最高,仅为92.66%,这说明Cf.Leptolyngbya sp.CCNU0014是一株新型蓝藻。Cf.Leptolyngbyasp.CCNU0014在白光下不产生Chlf和Chl d,在远红光的适应过程中,Chlf的产生量逐渐增加,在第17天时含量达到最大,为总叶绿素含量的6.87%。此外,远红光条件下Cf Leptolyngbya sp.CCNU0014的藻胆蛋白和光系统光谱学性质发生红移,并且光合放氧速率降低。这暗示了光合色素组成变化和光系统活性降低在Cf.Leptolyngbya sp.CCNU0014适应远红光过程中发挥了重要作用。3对分离的32株和实验室保存的10株红移叶绿素蓝藻进行nifH基因扩增,结果发现34株红移叶绿素蓝藻含有固氮酶分子标记niH基因。对其中的15株蓝藻进行固氮活性检测,发现 7 株 Chroococcidiopsis spp.、1 株 Leptolyngbya spp.和 1 株Aphanocapsa spp.具有固氮能力。Aphanocapsa spp.是新发现的固氮蓝藻。这表明大多数红移叶绿素蓝藻具有固氮潜力,对环境的氮素循环可能具有重要意义。
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