紫外辐射对硅藻中肋骨条藻无机碳利用机制的影响

摘要

中肋骨条藻是一种广温、广盐性的海洋硅藻，既是引发海水赤潮的主要藻类之一，也是许多经济海产动物的直接或间接饵料。迄今的研究发现，阳光紫外辐射影响浮游植物的许多生理过程，但对其无机碳利用机制与UVR的关系尚缺乏认识。
　　 本文研究了UVR对中肋骨条藻无机碳利用机制的影响，主要结果如下：中肋骨条藻具有很高的胞外碳酸酐酶（Caext）活性，能利用海水中的HCO3-，将其催化为CO2，用于光合作用。Caext活性在低CO2浓度下会被进一步诱导。可见光（PAR）条件下，细胞Caext活性与辐射量（dose）相关。与可见光（PAR）相比，在PAR+UV-A或PAR+ UV-A+UV-B处理条件下，随着辐射量的增加呈现先上升后下降的趋势，显示了低辐射诱导，而高辐射抑制的现象。在低辐射条件下，Caext 活性在PAR+UV-A 条件下比PAR条件下高，显示了UV-A（320 - 400 nm）对Caext 活性的促进作用；而在PAR+UV-A+UV-B条件下，Caext活性始终较低，显示了UV-B（280 - 320 nm）导致的抑制作用。高强度的UV-A，也会导致Caext活性下降，显示了其导致的抑制大于其促进作用。另外，UV-B会导致叶绿素a 含量的降低和光系统II 有效光化学效率的下降。在长期适应阳光UVR的过程中，中肋骨条藻会合成较多的的类胡萝卜素和紫外吸收物质，增加了细胞对UVR的抵御能力。长期实验的结果也证明，UV-A能促进Caext的活性。在PAR被滤除的条件下，单独UV-A既能驱动光合固碳，也能诱导Caext 的活性。UV-A可明显地提高光合作用对无机碳的亲和力，影响其CCM。总之，UV-A通过影响Caext 活性进而影响中肋骨条藻对碳酸氢根离子的利用。在阳光辐射较低的情况下（如阴天或较深水层），UV-A可通过促进Caext活性增加其固碳量；而在阳光辐射较高的情况下（如晴天或表层海水），UV-A对Caext的抑制抵消了其对Caext活性的促进作用。显然，UV-A可以调控硅藻的碳浓缩机制。