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发菜是一种陆生蓝藻,对干旱和UV-B辐射具有很强的适应性。通过对发菜耐旱性和耐UV-B辐射进行研究,探索干旱和UV-B辐射对发菜细胞结构和主要生理代谢的影响,对认识发菜耐旱和耐UV-B辐射的机制及由水生到陆生的进化机理有重要意义,也为发菜耐旱和耐UV-B辐射的分子机制研究提供结构和生理学基础。
1.随着干旱胁迫加重,发菜细胞结构完整,无质壁分离现象,细胞体积和细胞壁厚度没有明显变化,结构颗粒没有明显变化,但胶质鞘趋于紧密,多角体变得模糊不清甚至消失,糖原颗粒数目减少。
2.随干旱胁迫的加重,发菜MDA、超氧阴离子自由基含量呈升高趋势;可溶性蛋白和脯氨酸含量呈下降趋势;H2O2、可溶性糖含量、类胡萝卜素和SOD、CAT活性先升高然后下降;叶绿素a含量显著降低;干燥储存1年的发菜保水力低于自然生长状态下的发菜,干燥储存1年的发菜SOD、CAT活性较低、MDA、H2O2含量较少,但超氧阴离子自由基含量较高,可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸和类胡萝卜素含量均高于自然生长状态下的发菜,而藻胆素含量低于自然生长状态下的发菜。
3.随着辐射强度增加,发菜细胞类囊体膜排列发生变化,在自然光照射条件下的发菜类囊体膜排列方向大多与细胞膜平行,日光灯照射(27μmol·m-2·s-1)条件下的发菜类囊体膜部分排列方向与细胞膜垂直,UV-B辐射12h、24h的发菜细胞类囊体膜,少部分呈不同程度向内弯曲呈“指纹”状排列,辐射72 h大多类囊体膜向内弯曲,呈“指纹”状排列现象明显,辐射144 h时发菜类囊体膜在细胞内分布紊乱,在细胞中央拟核区也有分布。
4.随着UV-B辐射强度的增加发菜细胞内可溶性糖和可溶性蛋白含量逐渐降低,辐射72 h后含量变化不显著;脯氨酸含量随辐射强度增加呈上升趋势,辐射72 h后变化不显著;MDA含量在UV-B辐射72 h时达到高峰后极显著下降;超氧阴离子自由基含量随辐射强度增加呈先升高,在24 h时达到高峰,而后变化不显著;发菜细胞内SOD活性在辐射初期变化不显著(≤24 h),在辐射72 h时达到高峰;CAT活性在辐射72 h前变化不显著,在辐射144 h时显著升高;叶绿素a含量随UV-B辐射强度的增加呈先升高后下降趋势,在辐射24 h时达到高峰;随着辐射强度增加,细胞类胡萝卜素含量呈下降趋势;藻蓝素含量在辐射初期(≤12 h)变化不显著,在12 h时达到峰值,而后显著降低,辐射72h后变化不显著;异藻蓝素和藻红素含量随辐射强度的增加呈下降趋势。藻胆素含量随辐射强度的增加呈下降趋势,到72h时达到最低,辐射144h时有所升高。发菜经UV-B辐射处理后,在337nm处有吸收峰,为紫外吸收物质类菌孢素氨基酸(MAAs),在辐射144h时其含量显著高于其他处理。