海洋硅藻Phaeodactylum tricornutum对强光短期和长期适应的动态变化

《Russian Journal of Plant Physiology》：Dynamics of the Short-Term and Long-Term Acclimation to High Light in the Marine Diatom Phaeodactylum tricornutum

硅藻Phaeodactylum tricornutum在172-688 μmol photons m?2 s?1高光强下无生长光抑制，其非光化学淬灭（NPQ）在适应初期快速上升（0.5 h达峰值1.04-1.14），随后波动下降。叶绿素a、c及fucoxanthin含量在适应后显著降低（1.8-3.4倍），而二氢藻黄素（DD）含量下降6倍。光系统II参数（Fv/Fm、ETRs、RC/ABS、PIABS）在适应过程中变化较小，表明稳定适应发生在第2天。

　　

摘要

研究表明，在高光照强度（172–688 μmol光子/m2·s）范围内，硅藻Phaeodactylum tricornutum并未出现生长光抑制现象。理解这种高抗性的原因至关重要。为此，研究人员在两种高光照强度（172 μmol光子/m2·s和516 μmol光子/m2·s）下，观察了该物种在低光照强度（17.2 μmol光子/m2·s）下培养后的短期和长期适应过程。实验开始后0.5小时内，叶绿素a荧光的非光化学淬灭（NPQ）现象增强，并在2小时后达到最大值（1.04–1.14）。随后进入一个恢复期，该参数逐渐下降；一天后再次上升，之后持续下降直至实验结束。在两种光照强度下，光系统II的最大效率（Fv/Fm）、电子传输的最大速率（ETRs）、活性反应中心的比例（RC/ABS）以及基于吸收效率的光系统II性能指数（PIABS）在光适应过程中均发生了轻微变化。到第二天结束时，叶绿素a、叶绿素c和岩藻黄质的含量（以有机碳为基准）比初始值降低了1.8–3.4倍；同时，二蝶呤（DD）的特定含量仅为初始值的1/6。培养物在第二天大部分结构和功能参数的稳定表明光适应过程已经完成。Phaeodactylum tricornutum在给定光照条件下没有出现光系统II光抑制现象，这可能是由于其NPQ水平较高，远高于其他硅藻的NPQ值。