劉路平
(山東師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院,山東 濟(jì)南 250014)
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外源NO供體硝普鈉(SNP)對(duì)小球藻生理參數(shù)的影響
劉路平
(山東師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院,山東 濟(jì)南 250014)
為了探討一氧化氮(NO)供體硝普鈉(SNP)對(duì)小球藻部分生理參數(shù)的影響,采用BG11培養(yǎng)小球藻來(lái)研究了不同濃度梯度的硝普鈉(SNP)對(duì)小球藻生理參數(shù)的影響。通過(guò)查閱參考文獻(xiàn)與資料,SNP濃度梯度分別設(shè)為:0、0.01、0.05、0.1、0.5、0.7、0.9、1(單位: mmol/L),每天定時(shí)用分光光度計(jì)、液相氧電極、葉綠素?zé)晒鈨x對(duì)含有不同濃度SNP的小球藻進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)測(cè)定。結(jié)果表明:SNP對(duì)小球藻生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)具有雙重性, 存在“低促高抑”現(xiàn)象。
硝普鈉;小球藻;生長(zhǎng)量;呼吸速率;光合效率
一氧化氮(NO)作為植物體內(nèi)的一種重要的信號(hào)分子,其廣泛參與到植物的各種生理過(guò)程中,尤其在植物生長(zhǎng)發(fā)育及其對(duì)各種逆境脅迫的響應(yīng)等方面起著重要的調(diào)控作用[1]。研究結(jié)果表明,一氧化氮對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用、呼吸作用等生理過(guò)程都起著重要的調(diào)節(jié)控制作用,現(xiàn)在還把它當(dāng)作一種新的植物激素[2]。作為一氧化氮重要供體的硝普鈉(SNP),則在一些重要領(lǐng)域的研究方面發(fā)揮了重要作用。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),NO外源供體硝普鈉(SNP)能夠促進(jìn)滲透脅迫下的小麥種子萌發(fā),提高了過(guò)氧化氫酶(CAT)與抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性、增加了脯氨酸(Pro)含量及增強(qiáng)了幼苗的抗氧化能力[3]。
近年來(lái),小球藻的營(yíng)養(yǎng)功效逐漸被發(fā)掘,并作為一種可食用的營(yíng)養(yǎng)食品得到了廣泛的認(rèn)可。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),小球藻細(xì)胞中所含的多糖及糖蛋白具有抗腫瘤活性、抗病原菌及增強(qiáng)人體免疫能力。而且,小球藻在一定程度上還具有降解有機(jī)污染物、吸收氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)且吸附砷等重金屬的能力[4,5]。所以筆者在已有的研究基礎(chǔ)上,采用小球藻為受試生物,以SNP作為外源NO供體,探討NO供體SNP對(duì)小球藻的生理參數(shù)的影響,以期為優(yōu)化培養(yǎng)條件提供理論依據(jù)和實(shí)踐對(duì)策。
2.1實(shí)驗(yàn)材料
2.1.1培養(yǎng)基BG11
按照表1所示比例配成試劑,然后對(duì)試劑滅菌,再按表1取相應(yīng)的溶液配成BG11,最后測(cè)定pH值,使其呈中性,即可植入藻種。
2.1.2藻種及培養(yǎng)
用BG11培養(yǎng)基培養(yǎng)小球藻,在實(shí)驗(yàn)前,將其放置在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行預(yù)處理使其達(dá)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后再用于實(shí)驗(yàn)。光照培養(yǎng)箱里的光照強(qiáng)度為125 μmol/m2s1,光暗比為12 h∶12 h,培養(yǎng)溫度保持在(25 ± 2) ℃,且為了防止藻細(xì)胞下沉或者附壁,每天定時(shí)搖勻錐形瓶6次。
表1 BG11培養(yǎng)基所需試劑以及取量
試劑為硝普鈉(SNP),別名亞硝基鐵氰化鈉。
2.2試驗(yàn)處理
用分光光度計(jì)測(cè)定預(yù)培養(yǎng)的藻種液,記錄最初的光密度值,OD680值為0.772。然后,將預(yù)培養(yǎng)的小球藻培養(yǎng)液充分搖勻后,分至24瓶100 mL的錐形瓶中,分8組試驗(yàn),每組設(shè)3個(gè)平行,對(duì)其分別標(biāo)號(hào)以便區(qū)別,在這8組試驗(yàn)中按比例加入不同濃度的SNP,濃度梯度分別為:0(空白樣)、0.01、0.05、0.1、0.5、0.7、0.9、1(單位 mmol/L)。最后,錐形瓶用透氣膜封蓋,在設(shè)定的條件下培養(yǎng)。
2.3分析方法
2.3.1小球藻生長(zhǎng)量的測(cè)定
采用濁度比色法,用分光光度計(jì)測(cè)定小球藻培養(yǎng)液的吸光度值,以培養(yǎng)液在680 nm處的吸光度值(OD680)作為小球藻生長(zhǎng)量的間接指標(biāo)[6]。具體步驟:對(duì)不同濃度硝普鈉的培養(yǎng)液,用分光光度計(jì)測(cè)定小球藻培養(yǎng)液的吸光度值,連續(xù)定時(shí)測(cè)定6 d,每組3個(gè)平行試驗(yàn)結(jié)果取平均值。
2.3.2小球藻呼吸速率的測(cè)定
Chlorolab-2液相氧電極(Hansatech,英國(guó))是用于測(cè)定水溶液中溶解氧的含量。測(cè)定方法:先將錐形瓶放在與測(cè)定溫度相同的蒸餾水中適應(yīng)一段時(shí)間(溫度為20 ℃,大氣壓為101.32 kPa),將八組待測(cè)樣品每天同時(shí)間測(cè)定,測(cè)定4 d,并從中得到相應(yīng)的光合呼吸速率。
2.3.3小球藻光合效率的測(cè)定
葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定采用FMS-2型便攜式脈沖調(diào)制式熒光儀來(lái)測(cè)定不同濃度下小球藻的初始熒光( Fo) 、最大熒光( Fm) 和最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)。其中PSⅡ的最大光化學(xué)效率用 Fv/Fm=( Fm-Fo) /Fm的方法來(lái)計(jì)算。用熒光儀每天定時(shí)測(cè)定培養(yǎng)液的熒光參數(shù),測(cè)前請(qǐng)充分搖勻,連續(xù)測(cè)定4 d,記錄各天數(shù)值。
3.1不同濃度的硝普鈉(SNP)對(duì)小球藻生長(zhǎng)量的影響
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟與測(cè)定方法,得出各組培養(yǎng)液的光密度值(圖1)。
從圖1可以看出,小球藻的生長(zhǎng)速度不同,前2 d生長(zhǎng)緩慢,到第3 d以后才開(kāi)始增長(zhǎng),并且不同濃度的培養(yǎng)液增長(zhǎng)趨勢(shì)不同,與空白樣相比,SNP濃度為0.01 mmol/L的小球藻增長(zhǎng)迅速。說(shuō)明SNP對(duì)小球藻的生長(zhǎng)存在“低促高抑”現(xiàn)象。
3.2不同濃度的硝普鈉(SNP)對(duì)小球藻呼吸速率的影響
通過(guò)4 d對(duì)小球藻培養(yǎng)液的測(cè)定,得出不同濃度SNP下小球藻的溶解氧量與呼吸速率的情況(圖2、圖3)。
從圖2、圖3可以看出,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),SNP濃度為0.01 mmol/L的小球藻放氧量與空白樣相比,其溶解氧較少。通過(guò)比較穩(wěn)定呼吸速率可知,對(duì)照組、0.01 mmol/L、1 mmol/L分別約為0.027769、0.04607、0.004541。以上說(shuō)明:低濃度處理組的藻細(xì)胞呼吸速率最好,代謝活動(dòng)最強(qiáng)。所以SNP濃度為0.01 mmol/L的處理組對(duì)小球藻的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。
圖2 不同濃度SNP下小球藻第1 d的溶解氧量
圖3 不同濃度SNP下小球藻第4 d的溶解氧量
3.3不同濃度的硝普鈉(SNP)對(duì)小球藻光合效率的影響
從圖4中可知,含有低濃度SNP培養(yǎng)液的PSII的最大光化學(xué)效率Fv/Fm隨著培養(yǎng)天數(shù)的增長(zhǎng),變化不是很顯著,但略有上升。但是,含有高濃度SNP培養(yǎng)液的Fv/Fm則在第1d測(cè)定時(shí),其數(shù)值與對(duì)照組相比明顯偏低,說(shuō)明高濃度的SNP對(duì)小球藻的光合作用有一定程度的抑制作用。但是隨著時(shí)間的增長(zhǎng),高濃度SNP的培養(yǎng)液光抑制現(xiàn)象有減弱趨勢(shì)。
圖4 不同濃度SNP下小球藻Fv/Fm的變化趨勢(shì)
通過(guò)利用NO供體SNP探索其對(duì)小球藻部分生理參數(shù)的影響,可以看出,SNP對(duì)小球藻生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)具有雙重性, 表現(xiàn)在SNP濃度較低時(shí), 可以促進(jìn)小球藻的生長(zhǎng), 但是高濃度則對(duì)小球藻生長(zhǎng)具有抑制作用,即存在“低促高抑”現(xiàn)象[7,8]。同樣,呼吸速率因藻細(xì)胞數(shù)量(低濃度多而高濃度少)也存在此現(xiàn)象,光合效率Fv/Fm的變化趨勢(shì)隨著培養(yǎng)天數(shù)的延長(zhǎng),“低促高抑”現(xiàn)象有減弱趨勢(shì)。綜上實(shí)驗(yàn)表明:0.01 mmol/L的SNP濃度最適宜小球藻的生長(zhǎng)。
本次實(shí)驗(yàn)還很多不足之處,實(shí)驗(yàn)所設(shè)定的SNP濃度梯度之間的差距不是太大,需要更進(jìn)一步的細(xì)化0~0.01 mmol/L的SNP的濃度梯度來(lái)找到促進(jìn)小球藻生長(zhǎng)的最小臨界濃度梯度,并且需要增加高濃度梯度的實(shí)驗(yàn)組,來(lái)驗(yàn)證抑制小球藻的生長(zhǎng)范圍,因此,該實(shí)驗(yàn)有待進(jìn)一步的改善。
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2016-05-19
劉路平(1990—),女,山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院碩士研究生。
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1674-9944(2016)14-0151-03