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缘管浒苔(Ulva linza)是一种生长在潮间带的石莼属绿藻,也是引发绿潮的主要藻种之一。作为潮间带物种,缘管浒苔在生长过程中遭受到各种胁迫因素的影响,例如强光和干出;为了应对这些胁迫条件,对其光合系统进行有效的保护,消除光氧化损伤至关重要。光是植物体进行光合作用所必需的能源物质,但光能超出植物利用范围时可以引起自身的光抑制,甚至可能导致植物细胞的死亡。光合生物为了保护光合器官免受光的伤害,在其漫长的进化过程中其自身逐渐形成很多自我保护机制。非光化学猝灭(NPQ)是其中一种比较重要的在很短时间内发挥作用的瞬时响应光保护机制,它以热能的形式将过量吸收的光能耗散掉,捕光复合体家族在这个光保护过程中起着决定性的作用,它与叶黄素循环(XC)有关,并且受强光下形成的跨膜质子梯度激发和调控。在本研究中,通过不同的光照条件下NPQ值的变化确定缘管浒苔的饱和光强,再通过添加对Δp H和叶黄素循环(XC)的抑制剂获得的NPQ动力学曲线,并通过高效液相色谱(HPLC)分析不同条件处理下的缘管浒苔的叶黄素循环中紫黄素(Violaxanthin)、环玉米黄素(Antheraxanthin)和玉米黄素(Zeaxanthin)的含量。我们发现在缘管浒苔在强光条件下的NPQ动力学曲线呈现双峰模式,在第一个快速响应的峰后出现一个下降的趋势,之后再进行第二次长时间的上升达到第二个峰值;整个过程受Δp H调控,其中第一个上升过程中,NPQ完全受Δp H激发和调控,叶黄素循环不起作用;而在第二个上升过程中,NPQ主要受Δp H激发的叶黄素循环调控,Δp H本身不起主要的调控作用。相对于单细胞绿藻莱茵衣藻,缘管浒苔的NPQ机制与高等植物拟南芥更加相似;但与高等植物和其他绿藻相比较,在缘管浒苔中,在黑暗过程中NPQ消散比较缓慢,主要原因是由于玉米黄素(Zeaxanthin)向紫黄素(Violaxanthin)转化比较缓慢。在本研究中,我们还鉴定了四个编码光捕获蛋白家族的lhc-like编码基因:早期光诱导蛋白(Elip L1,Elip L2),类胡萝卜素合成相关基因(Cbrx),单螺旋蛋白(OHP)。首先,我们利用叶绿素荧光仪(Dual-PAM)测定缘管浒苔在强光和干出不同时间条件下的PSII光化学效率(Fv/Fm)和非光化学淬灭(NPQ)。在强光和干出条件下,光化学效率(Fv/Fm)出现降低,而非光化学淬灭(NPQ)则相应出现升高,结果说明在这两个条件下缘管浒苔处于胁迫状态,并且非光化学淬灭(NPQ)在耗散过剩光能的热耗散过程中起重要作用。在强光和干出条件下,NPQ处于升高的状态,但是随着时间的延长它们逐渐降低,这一结果表明,缘管浒苔对短期的强光和干出胁迫诱导可以做出响应,但是长时间的胁迫诱导可能超出了其可以适应的限度。通过转录基因组测序获得的Elip L1、Elip L2、Cbrx和OHP基因的全长设计引物进行全长PCR扩增,结果与转录组拼接的片段一致。通过序列比对分析发现ELIP和CBR这两种蛋白存在三个跨膜螺旋,OHP蛋白存在一个跨膜螺旋,经系统进化树分析可知缘管浒苔CBR和OHP起源于同一祖先,然后随着基因的复制它们在不同的物种中各自进化。在强光照射3 h时,Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP表达量已经到达了最大峰值,在这之后随着光照时间的增加其表达量表现出一个降低的趋势。在干出6 h时基因的表达量达到最大值,然后逐渐下降;在强光和干出条件下,Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP表达升高;Western Blot实验结果显示,在胁迫条件下,伴随高水平的NPQ,Elip L1,Elip L2,Cbr X和OHP蛋白表达量基本与基因表达趋势相符。这些结果表明Elip L1,Elip L2,Cbrx和OHP可能通过参与荧光猝灭降低过剩光能来起到光保护的作用。而且Cbrx在干出和强光条件下表达量相比较其他三个基因更大,推测Cbrx在缘管浒苔中可能起到主要的光保护作用。