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UV-B辐射对南极蓝藻-B形态、生理生化的影响及其对抗紫外抗氧化活性物质的诱导

刘鹏  
【摘要】: 臭氧层位于大气平流层的顶部,虽然厚度很薄,但是能够吸收绝大多数的紫外线。近年来,由于人类活动的影响,大气臭氧层已遭到破坏,而南极上空的大气层甚至已经出现臭氧空洞。其直接结果就是到达地球表面的紫外辐射量增加,尤其是对人类和其他生物有重要影响的UV-B辐射增强。 蓝藻是一种原核生物,已经在地球上存在了三、四十亿年,而地球上出现丰厚的臭氧层却只是近四、五亿年的事,也就是说,蓝藻不仅能够在没有臭氧层存在的情况下生存下来,而且能够生存繁衍二、三十亿年而没有发生变化。所以说蓝藻可能比其他藻类具有更好的抗紫外辐射的能力。藻类的生长和生理活性都会受到紫外线B(Ultraviolet B,UV-B)辐射增强的影响,但同时UV-B辐射也诱导了许多植物的抗紫外辐射活性物质的生成。而作为能够在低温、低光照、高紫外辐射等恶劣环境下生存下来的南极冰藻,也会受到UV-B辐射的影响,同时也会具有更高的抗性。许多研究表明海藻尤其是蓝藻是抗氧化活性物质的重要来源。而南极蓝藻既属于蓝藻,又属于南极冰藻,因此从南极蓝藻中极有可能会获得具有抗紫外和抗氧化活性的生物活性物质。 1989/1990年南半球夏季,宁修仁等在自Valparaiso至墨尔本的南太平洋、南大西洋和南印度洋的广阔海域都观测到了蓝藻的分布,这是国内外有关南极地区有蓝藻存在的第一篇报道。但是在实验室培养南极蓝藻的工作,以及南极蓝藻的形态、超微结构和生理、生化组成方面的研究工作还未见任何报道。 本研究依托第十八次南极考察所带回的海水和海冰样品,采用两种不同的微藻分离方法,从中分离纯化培养了包括一种南极蓝藻-B在内的8种南极冰藻。 中国海洋大学硕I:学位论义 主要以南极蓝藻一B 为研究对象,在进行扩种培养以后,采用两种不同的培养条 件,通过测定其UV-B辐射前后的生化组成和清除自山基能力大小的变化,来探 索其中是否有抗紫外辐射和抗氧化的生物活性物质存在,为进一步利用南极冰藻 资源提供了条件。 对光照培养和紫外培养的南极蓝藻的形态和超微结构的观察结果表明,南极 蓝藻在紫外辐射培养后细胞个体明显增大、细胞壁变厚、片层结构更加明显、多 糖和脂肪颗粒数目增多;并发现了紫外辐射后的蓝藻向培养液中大量分泌物质的 现象。这些现象表明,虽然南极地区紫外线辐射很强,但南极蓝藻里可以产生 多种抗紫外辐射的活性物质来适应这种极端环境。 对南极蓝藻UV-B辐射培养前后的基本生化组成的研究表明,南极蓝藻在紫 外辐射后,各种基本生化指标都发生了明显的变化。其中蛋白质的含量减少了 17%,多糖和总脂则分别增加了 55%和 78%。氨基酸和单糖组成没有什么变化, 但各种单糖的百分含量有所变化。脂肪酸的组成和含量变化很大。另外色素组成 也发生了很大变化,UV-B辐射培养后出现了新的能够吸收紫外线的种类,这其 中既有水溶性色素,也有脂溶性色素。这些现象都说明南极蓝藻l(尤其是在紫 外辐射培养后)中存在抗紫外辐射的活性物质。 抗氧化活性物种的筛选常常通过检测清除自由基活性的大小来进行。通过 DPPH“自由基清除活性实验的检测发现,南极蓝藻具有明显的清除自山基活性的 能力,尤其是紫外辐射培养的南极蓝藻的甲醇提取物,对自由基的清除率达到 引.7%。因此可以认为南极蓝藻是抗氧化活性物质的重要来源。 综上所述,南极蓝藻十 由于其生存环境的特殊性而具有特异的抗紫外和抗 氧化的活性,是抗紫外和抗氧化活性物质的重要来源。


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