在海水和海冰不同生境中南极绿藻ChlorophyceaeL-4维持质膜流动性的研究

【摘要】： 南极地区是地球典型的极端环境之一,其基本特征即为低温,严寒的气候至少存在了1400万年。尤其是海冰中存在大量网状的盐囊和盐通道,其温度更低。南极冰藻即是生活在南极海水海冰极端环境中的一大类微藻.酷寒会对生物造成很大的伤害,甚至死亡,冰藻能在如此寒冷的环境下存活,必然有很强的抗寒能力,具备了一套独特的适应南极低温环境的生理生化机制。 单细胞南极冰藻的特殊适应性机制和其可操作性特征使其成为研究低温生物学的良好试验材料,其开发应用的潜在能力吸引了大量的目光,成为全球研究的热点之一。为了更加合理地利用南极低温藻类资源,从应用上丰富我国现有微生物资源,进而开发有价值的生理活性物质和产品,本文以南极绿藻 Chlorophyceae L-4为材料,对该藻质膜的低温适应性进行研究,以期为南极冰藻的适应性机理研究和应用开发提供科学依据,所得主要研究结果概况如下: (1)在-6℃,0℃,6℃三种温度,测定南极绿藻Chlorophyceae L-4细胞膜流动性和相对透性的变化,结果表明,在-6℃的冰冻状态, Chlorophyceae L-4的质膜可以维持相对的稳定性,从而可以维持细胞膜的正常功能和细胞内环境的稳定。通过X-射线微区分析表明,温度变化对南极绿藻Chlorophyceae L-4细胞膜选择透性造成一定影响,进而作用于不同离子的主动运输,影响了细胞质内的主要无机离子Ca2+,Na+,K+和Cl-的含量。各种无机离子在Chlorophyceae L-4的低温生存中发挥一定的作用。Ca2+在Chlorophyceae L-4细胞中同Ca2+在高等植物中的作用一样,在Chlorophyceae L-4的抗冷生理中发挥第二信使的功能。Chlorophyceae L-4在-6℃条件下,Ca2+的含量在短时间内(6～12 h)迅速增加,此后,Ca2+迅速回到正常水平。因此,通过维持细胞膜状态的稳定而维持Ca2+含量的稳态和活跃的Ca2+转运系统,对南极冰藻的