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盐胁迫下发状念珠藻抗氧化系统及蛋白质、脂质的研究

【摘要】:发状念珠藻,俗称发菜,在我国主要分布于西北和北部干旱和半干旱地区,是一种极端环境下生活的蓝细菌。由于长期进化,发状念珠藻具有相应的抗紫外、耐旱、耐高温、耐碱等能力。所以,发状念珠藻在我国西部环境治理和生态恢复方面,具有特殊的地位和重要的生态学意义。本课题主要研究盐胁迫下发状念珠藻的抗氧化系统及蛋白质和脂质的变化。探究了发状念珠藻细胞在活性氧代谢和蛋白质、脂质代谢方面对盐胁迫的响应机制。研究结果如下: 首先,从活性氧代谢的角度,探究发状念珠藻活性氧(ROS)及抗氧化系统的动态变化。结果表明,发状念珠藻细胞在进行不同浓度的氯化钠处理后,随着时间的延长,细胞内超氧阴离子自由基含量先升高后降低,并在NaCl处理第一天时达到最大,最大值分别为33.31、38.87、44.83、47.94μmol mg-1Dw;而发状念珠藻细胞中过氧化氢随处理时间延长含量先降低后逐渐上升,并在胁迫处理15天时积累量达到最大,最大值分别为1.87、1.82、1.58和2.05μmol g-1Dw。发状念珠藻细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)活性也呈先迅速上升而后下降的趋势。此外,非酶抗氧化剂含量的变化随着盐胁迫处理浓度的不同而变化。氯化钠浓度越高,发状念珠藻细胞内类胡萝卜素含量越高,当氯化钠浓度为0.8mol/L时,类胡萝卜素含量达到1.2326μg/mgDw。 其次,在蛋白质调节方面,通过比较发状念珠藻细胞蛋白质的提取方法,选择出适合SDS-PAGE电泳的最优条件。为了提高SDS-PAGE图谱的分辨率,对电泳过程中的分离胶浓度、电压、电流、上样量等进行研究,建立发状念珠藻细胞电泳条件。总蛋白的提取采用丙酮沉淀法,上样量为45μg,分离胶浓度为12%,分离胶电流在20mA以下,恒定电压,考马斯亮蓝染色,发状念珠藻蛋白质SDS-PAGE电泳图谱上蛋白条带数量约13条,条带清晰。应用上述电泳条件,对盐胁迫后的发状念珠藻细胞蛋白质进行SDS-PAGE,发状念珠藻在0.8mol/LNaCl胁迫第一天后,所诱导的蛋白种类及含量最多,其中88.76kDa,49kDa,35.89kDa蛋白被明显诱导,而30.6kDa蛋白被明显抑制。0.8mol/LNaCl盐胁迫7天和15天时58kDa含量明显增加。发状念珠藻在盐胁迫条件下诱导表达的88.76kDa,58kDa,49kDa,35.89kDa蛋白与发状念珠藻的抗逆机制可能有一定的联系。 最后,在脂质代谢方面,探究了盐胁迫前后发状念珠藻细胞中糖脂、磷脂及脂肪酸组成及其含量的变化。结果表明,盐胁迫处理的发状念珠藻细胞中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸含量分别占37.23%、22%,盐胁迫后的发状念珠藻不饱和脂肪酸(C16:1、C18:1)含量增加,而盐胁迫后发状念珠藻细胞中多不饱和脂肪酸(C18:2)含量降低,不饱和脂肪酸能保持细胞膜的相对流动性,以保证细胞的正常生理功能,以提高发状念珠藻细胞对盐胁迫的耐受性。此外,GC-MS分析中发现了叶绿醇,叶绿醇是叶绿素的组成部分,叶绿醇的相对含量降低,从侧面说明盐胁迫对叶绿素a具有明显抑制作用。盐胁迫后,发状念珠藻细胞粗膜中糖脂和磷脂含量降低,且随着NaCl浓度的升高,降低程度加剧。这可能是由于在胁迫条件下参与脂质合成的酶损伤,导致糖脂和磷脂合成受阻。

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