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

1　引 言

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　材料與方法

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　結(jié)果與分析

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)

4　結(jié)論

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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