蓝光条件下莱茵衣藻磁生物学效应的研究

摘要

生物磁感应效应普遍存在，由于缺乏对磁场的生物学作用机制的了解，目前磁场生物学效应的科学证据十分不足。本研究基于近年来已在迁徙动物中证实的蓝光介导的隐花色素蛋白作为磁场初级受体的“化学磁感受假说”，以单细胞真核模式生物莱茵衣藻为材料，研究蓝光条件下莱茵衣藻在磁场中的生物节律和光合作用的响应，同时通过对磁场中隐花色素基因表达量的测定，探索在蓝光介导下磁场通过隐花色素影响莱茵衣藻基本生命活动的可能性。
　　1.蓝光作用下，100mT的恒磁场处理对莱茵衣藻的生长和细胞活性产生影响。表现为100mT的磁处理在培养第4天时提高了衣藻细胞的密度，在培养第3天时提高莱茵衣藻的细胞活性。但是，200mT和300mT的磁场处理未对莱茵衣藻的生长和细胞活性产生明显影响。在蓝光作用下，三个磁场梯度中细胞的孢子囊百分含量达到最高的时间均为12h。其中100mT磁场下，在12h时磁场处理组与对照组的孢子囊百分含量出现差别。这些磁处理所带来的与生物节律相关的细胞生长和细胞活性的差异都随着培养的继续而趋于消失。
　　2.在蓝光条件下100mT、200mT、300mT三个梯度的恒磁场处理对莱茵衣藻细胞叶绿素含量的影响，发现100mT磁场组叶绿素含量明显高于空白组，说明磁场可能通过影响叶绿素的合成影响藻的光合能力。通过光合-光响应曲线模型的拟合，对最大表观光合速率(Pm)、饱和光强(Ik)、光补偿点(Ic)和暗呼吸速率(Rd)进行分析，发现蓝光条件下各磁感应强度的磁场环境不能影响莱茵衣藻细胞利用高光强的效率，对其需光特性和生理活性也没有影响。但是，蓝光条件下100mT磁处理，减弱了莱茵衣藻耐受强光的能力。
　　3.实验选用的莱茵衣藻藻株在同步化处理后的8-12h进入分裂期。100mT和200mT的磁处理分别在8h和12h时促进了衣藻细胞的隐花色素基因(CPH1)表达，而300mT磁处理则在8h时抑制CPH1基因表达。与莱茵衣藻细胞进入分裂期后孢子囊百分含量的变化现象对比，可以发现磁处理所造成的CPH1基因表达量的增加可能导致细胞孢子囊百分含量的减少，而且它们之间具有前后相关的时序性。但是随着培养时间的延长，这些差异都趋于消失。
　　恒稳磁场可以影响莱茵衣藻蓝光受体隐花色素基因(CPH1)的表达，并有可能通过改变 CPH1基因的表达进而影响与衣藻细胞生物节律相关的细胞生长和细胞活性，以及衣藻细胞耐受强光的能力。实验所选取的磁感应强度中，在较低的磁感应强度如100mT下较为明显，随着强度的增加一些影响反而消失。在蓝光作用下，磁场对莱茵衣藻的影响只出现在细胞生长的某些阶段，并且随着培养时间的延长很快趋于消失，也说明了磁生物学效应的复杂性。

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第1章 绪论

1.1 磁生物学效应

1.2生物磁感应现象

1.2生物磁感应现象产生的机制

1.4隐花色素简介

1.5莱茵衣藻简介

1.6课题构想

第2章 蓝光条件下稳恒磁场对莱茵衣藻生物节律的影响

2.1引言

2.2实验材料

2.3实验方法

2.4实验结果

2.5讨论

第3章 蓝光条件下稳恒磁场对莱茵衣藻光合作用的影响

3.1引言

3.2实验材料

3.3实验方法

3.4 实验结果与分析

3.5讨论

第4章 蓝光条件下稳恒磁场对莱茵衣藻CPH1基因表达量的影响

4.1引言

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4实验结果与分析

4.5 讨论

结论

参考文献

致谢

附录 研究生期间发表的文章