铜藻应对强光胁迫的光合适应

作者：张琦; 李凌雪; 何健龙; 王宁; 刘凯; 刘丽娟; 徐智广^*

来源：陕西师范大学学报(自然科学版), 2023, 1-12.

DOI：10.15983/j.cnki.jsnu.2024210

• 铜藻
• 光照强度
• 光合作用
• 光损伤
• 光修复
• 叶绿素荧光

近年来,以漂浮种群出现的铜藻金潮频繁暴发,其作为一种特殊的生物入侵现象,对海洋生态系统造成巨大负面影响。金潮暴发时,藻体于海水表面漂浮会接受更高的光强,但铜藻应对强光胁迫的光合响应机制尚不明确。设置低光(460μmol photons/(m2·s)、中光(920μmol photons/(m2·s))、高光(1 380μmol photons/(m·2s)) 3个强光水平,探讨铜藻在强光胁迫下的光合响应及适应。结果显示,经120 min强光处理后,铜藻的光合效率显著降低,最大光化学量子产量(Fv/Fm)随光照时间和强度的增加逐渐下降,高光条件下Fv/Fm值最小。相应地,强光处理后,单位反应中心吸收、耗散的能量以及捕获用于还原质体醌A的能量均显著增加,电子传递受到抑制,低、中、高3个强光水平的最大相对电子传递速率(Rmax)较初始状态分别降低了28.83%、40.34%、54.14%。同时,铜藻通过提高光系统Ⅱ反应中心净关闭率、增强非光化学淬灭和提高类胡萝卜素含量来抵御高光胁迫。恢复弱光240 min后,3种光强处理下铜藻的Fv/Fm、Rmax和色素含量均有不同程度的恢复,且Fv/Fm和叶绿素a、叶绿素c、类胡萝卜素含量在低光处理组均恢复到初始值。以上结果说明,在不同强度的强光下,铜藻光合作用受到不同程度的胁迫,同时铜藻能通过多种光保护手段减轻胁迫,推测漂浮于海水表面的铜藻在中午受到强光胁迫后,可能经下午和晚上的弱光周期得到很大程度的恢复,使得铜藻能够适应漂浮生活并在其他条件适宜的情况下引起金潮暴发。研究结果为揭示铜藻金潮形成的生理生态机制提供了数据支持。

• 单位
  生命科学学院; 山东省海洋资源与环境研究院; 鲁东大学