不同光照和温度条件下中肋骨条藻休眠孢子萌发中氮代谢过程的初步研究

摘要

硅藻休眠孢子是一类重硅质化的形态上不同于营养细胞的细胞。一般情况，硅藻休眠孢子被认为是硅藻越冬的形式，从而为条件适宜时大量繁殖提供种源。但目前对于硅藻休眠孢子萌发过程及氮代谢过程不甚明了，对其生态功能也不十分清楚。
　　 本研究对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)休眠孢子萌发过程中氮利用及游离氨基酸的变化进行了研究。利用同位素示踪技术及质谱仪分析了萌发中的中肋骨条藻对外源硝态氮的吸收；利用高效液相色谱法分析了萌发过程中中肋骨条藻胞内游离氨基酸的动态变化；利用15N稳定同位素标记及气相色谱-质谱(GC-MS)分析了外源硝态氮的利用及其在氨基酸的生物合成中的作用。结果如下：
　　 (1)萌发过程中细胞体积不断增大，直至萌发后48h。细胞在48～54h内基本完成第一次分裂。光照是启动中肋骨条藻休眠孢子的关键。无光条件下，即使温度升高也不足以启动中肋骨条藻休眠孢子的萌发。
　　 (2)光照强度越大中肋骨条藻细胞氮吸收速率越大，尤其是萌发起始阶段。
　　 (3)高光照强度能明显增加中肋骨条藻休眠孢子萌发过程中细胞内游离氨基酸的种类及含量。
　　 (4)温度对休眠孢子氮吸收在萌发各个时期表现不一样，但对氮吸收速率影响不及光照大。
　　 (5)温度对中肋骨条藻休眠孢子萌发过程中氨基酸含量的影响结果表明，游离氨基酸的含量总体趋势为26℃组＞23℃组＞29℃组。26℃培养条件下的中肋骨条藻休眠孢子萌发开始6h后，细胞内游离氨基酸的含量显著高于其它两组。
　　 (6)15N同位素标记示踪实验结果表明，15N主要标记在Glu、His、Ala、Gly、Pro、Thr这6种氨基酸上，说明这6种氨基酸在休眠孢子萌发过程中的外源氮同化中起重要作用。
　　 (7)甘氨酸(Gly)和组氨酸(His)是中肋骨条藻休眠孢子萌发过程的优势游离氨基酸。对比对数期、稳定期及萌发过程的中肋骨条藻，发现甘氨酸和组氨酸与中肋骨条藻应对逆境胁迫有关。