不同单色 LED 光质对低光强下杜氏盐藻（Dunaliella salina）光合性能与色素积累的影响及意义

《Journal of Applied Phycology》：Effects of monochromatic LED light quality on photosynthetic capacity and pigment content in Dunaliella salina under low light intensity

为探究光质对杜氏盐藻（D. salina）初级光化学反应及 β- 胡萝卜素代谢调控机制的影响，研究人员在低光（40 ± 5 μmol 光子?m-2·s-1）下用不同颜色 LED 培养杜氏盐藻。结果表明，蓝光（BL）和红光（RL）下其生长速率、叶绿素 a、b 及 β- 胡萝卜素含量更高，该研究为优化杜氏盐藻培养提供了理论依据。

　　光质是影响杜氏盐藻（Dunaliella salina）生长和 β- 胡萝卜素积累的关键非生物环境因素。然而，光质对杜氏盐藻初级光化学反应的影响以及调控 β- 胡萝卜素代谢的生理机制仍不明确。本研究在低光（40 ± 5 μmol 光子?m^-2·s^-1，不抑制光合电子传递）条件下，利用不同颜色的 LED 对杜氏盐藻进行分批培养。结果显示，在蓝光（BL）和红光（RL）下，杜氏盐藻细胞的生长速率、叶绿素 a、叶绿素 b 和 β- 胡萝卜素含量高于白光（WL）和绿光（GL）。蓝光下最大比生长速率（μ）（0.066 ± 0.005 day^-1）高于其他光质，叶绿素含量也是蓝光下更高。藻类细胞叶绿体在蓝光（22.8%）和红光（18.6%）下的光吸收速率高于白光（14.0%）和绿光（10.2%），这可归因于蓝光和红光下光能损耗减少、光化学效率提高。蓝光和红光增强了杜氏盐藻细胞的光合效率和 β- 胡萝卜素合成。在低光条件下，光质对 β- 胡萝卜素合成影响较小。不过，参与 β- 胡萝卜素降解途径的两个关键基因（LUT5和ABA2）在蓝光和红光下均显著下调。蓝光下全反式 β- 胡萝卜素含量比红光下高，是因为蓝光对全反式 β- 胡萝卜素转化为脱落酸（ABA）生物合成前体（9 - 顺式 β- 胡萝卜素）的途径抑制更明显。这就解释了为什么杜氏盐藻在蓝光下积累更多全反式 β- 胡萝卜素，在红光下积累更多 9 - 顺式 β- 胡萝卜素。