阐明在温度变化过程中，相容性溶质对嗜热蓝细菌Mastigocladus sp. TA-8的生长保护作用及其对氧化应激的缓解作用

《Extremophiles》：Elucidating the role of compatible solutes in growth protection and amelioration of oxidative stress in the thermophilic cyanobacterium Mastigocladus sp. TA-8 during temperature shifts

本研究探究了蔗糖、海藻糖和脯氨酸三种相容性溶质对耐热蓝细菌Mastigocladus sp. TA-8在25℃低温和50℃高温下细胞损伤的保护作用。通过形态学、生理生化及转录分析发现，低温主要抑制氮代谢并引发氧化应激，脯氨酸和海藻糖能有效缓解；高温则降低光合效率，蔗糖通过增强抗氧化酶活性及清除ROS发挥主要保护作用，维持细胞氧化还原平衡。

　　

摘要

本研究探讨了三种相容溶质（蔗糖、海藻糖和脯氨酸）对嗜热蓝细菌 sp. TA-8因温度引起的细胞损伤的保护作用。该菌株在低于其最适温度（45°C）和高于最适温度（50°C）的条件下进行实验，实验过程中分别添加和未添加这些溶质。研究人员分析了其形态、生理、生化和转录水平的变化。在25°C时，生长受到最大程度的抑制，同时伴随着活性氧种类的增加、丙二醛含量的上升以及氧化还原平衡的紊乱。在25°C时，氮代谢也显著受损，表现为总氮含量减少、谷氨酰胺合成酶活性下降以及α-酮戊二酸水平的变化。在50°C时，光合作用效率明显降低，其中蔗糖在提供保护方面更为有效，这可能是由于其增强了活性氧的清除能力、提高了抗氧化酶的活性、改善了氧化还原状态并降低了MDA的水平。相比之下，在25°C时，脯氨酸和海藻糖提供了强大的保护作用。此外，在较低温度下，脯氨酸还满足了菌株的氮需求，这体现在谷氨酸和总氮含量的增加以及脯氨酸分解代谢基因的上调上。综上所述，这些相容溶质在保护 sp. TA-8免受热应激引起的氧化损伤以及维持其细胞氧化还原平衡方面发挥了重要作用。

图形摘要

本研究探讨了三种相容溶质（蔗糖、海藻糖和脯氨酸）对嗜热蓝细菌 sp. TA-8因温度引起的细胞损伤的保护作用。该菌株在低于其最适温度（25°C）和高于最适温度（50°C）的条件下进行实验，实验过程中分别添加和未添加这些溶质。研究人员分析了其形态、生理、生化和转录水平的变化。在25°C时，生长受到最大程度的抑制，同时伴随着活性氧种类的增加、丙二醛含量的上升以及氧化还原平衡的紊乱。在25°C时，氮代谢也显著受损，表现为总氮含量减少、谷氨酰胺合成酶活性下降以及α-酮戊二酸水平的变化。在50°C时，光合作用效率明显降低，其中蔗糖在提供保护方面更为有效，这可能是由于其增强了活性氧的清除能力、提高了抗氧化酶的活性、改善了氧化还原状态并降低了MDA的水平。相比之下，在25°C时，脯氨酸和海藻糖提供了强大的保护作用。此外，在较低温度下，脯氨酸还满足了菌株的氮需求，这体现在谷氨酸和总氮含量的增加以及脯氨酸分解代谢基因的上调上。综上所述，这些相容溶质在保护 sp. TA-8免受热应激引起的氧化损伤以及维持其细胞氧化还原平衡方面发挥了重要作用。

图形摘要