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《哈尔滨工业大学》 2010年
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CO_2浓度与铜绿微囊藻生长关系的研究

李娜  
【摘要】: 水华暴发是一个多因素综合作用的结果,如温度、光照、氮磷营养盐、微量元素、CO_2等。其中CO_2作为藻类光合作用的底物,对藻类生长和水华暴发影响重大。大量化石燃料的燃烧及森林绿地面积的锐减,在增加大气中CO_2来源的同时减少了CO_2的吸收源,导致大气中CO_2浓度剧增,有人预计到21世纪末,CO_2浓度将倍增。大气CO_2浓度的增加对藻类光合作用及水华暴发的影响令人关注。 本试验以普遍存在于我国各地水体中的水华优势种铜绿微囊藻为材料,设置了7个CO_2浓度,研究CO_2浓度变化对铜绿微囊藻生长及光合活性的影响。试验结果显示,随着CO_2浓度增加,铜绿微囊藻的生物量及叶绿素a浓度呈现出先升高后降低的趋势。CO_2浓度在400~6400μL/L范围内,藻的生长得到促进,浓度继续升高则会对生长产生抑制作用,铜绿微囊藻生长的最适CO_2浓度在800μL/L左右。不同浓度CO_2条件下生长的铜绿微囊藻叶绿素荧光活性和光合放氧速率都存在显著性差异(P0.05)。 高浓度(25600μL/L)CO_2环境为光合作用提供了充足的碳源,藻类碳浓缩机制CCMs下调,固碳所需能量减少,饱和光强降低。铜绿微囊藻受极高浓度CO_2胁迫,叶绿素合成受阻,光能的吸收、传递,尤其是转化受限,影响藻细胞内的电子传递过程,最大电子传递速率ETRmax降低。此外,高浓度CO_2条件下,铜绿微囊藻的暗呼吸速率增强,维持细胞基本生理活动所需能量增加,光合作用合成的能量仅有很少一部分用于细胞生长繁殖和叶绿素合成,能量不足可能是铜绿微囊藻光合色素合成受阻及生长被抑制的原因之一。 透射电镜扫描结果显示,高浓度CO_2条件下生长的铜绿微囊藻与对照组(400μL/L)相比,外部结构没有显著变化,但细胞内类囊体数目减少,且出现不规则排列,与正常细胞差异显著,表明藻细胞的光合机构受到损伤。 CO_2浓度的适当增加会促进藻类生长,浓度过高反而会产生抑制作用。高浓度CO_2对铜绿微囊藻的抑制作用主要是由于细胞光合机构受损,叶绿素合成受阻所致。
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