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螺旋藻是一类光合自养的原核生物,在地球上已有35亿年的生存历史。目前产业化藻种主要是非洲Chad湖的钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)和墨西哥Sosa Texcoco湖的极大螺旋藻(S. maxima),这2种螺旋藻在高温(28~35℃)下生长的较好。1996年在鄂尔多斯高原沙区碱湖中发现了能形成大面积水华的钝顶螺旋藻(S. platensis)。经研究,该藻生长温度范围为4~40℃,最适生长温度为24℃,可作为我国北方地区发展螺旋藻产业的重要螺旋藻种质资源。本文以内蒙古鄂尔多斯高原沙区碱湖特有的钝顶螺旋藻(S1)、非洲Chad湖的钝顶螺旋藻(S2)和墨西哥Sosa Texcoco湖的极大螺旋藻(S3)为材料,经低温胁迫处理后,测定了细胞内6种氧化还原酶在不同处理温度、时间的酶活性,并采用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离了其中4种(LDH、MDH、GR和SOD)酶的同工酶。通过比较来自中纬度与低纬度地区的不同种间和种内不同品系的螺旋藻6种氧化还原酶对低温的反应,探讨鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻对低温反应机理,丰富和完善鄂尔多斯高原碱湖螺旋藻抗性生理学的研究内容,为螺旋藻产业适当扩大养殖的地理范围和季节提供可利用的低温、广温型螺旋藻种质资源。结果表明:直接低温胁迫后,LDH、MDH、GR、APX和SOD随处理温度的降低,酶活性呈先升高后降低的趋势,转折点多数在5℃或10℃;CAT活性随处理温度的降低呈下降趋势。随着处理温度下降和天数的延长,鄂尔多斯高原碱湖的钝顶螺旋藻的6种氧化还原酶活性均大于引进种S2和S3;随着胁迫强度的加大,S1的活性下降的程度小于引进种。表明,鄂尔多斯高原碱湖的钝顶螺旋藻S1的抗寒能力强于引进种。同工酶分离鉴定的结果表明LDH在低温胁迫下无新诱导的同工酶产生;SOD在个别温度下有少量新诱导的同工酶产生;低温可诱导MDH和GR新同工酶的大量表达。特别是经低温锻炼和ABA预处理后,鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻的MDH和GR表达量明显增加,且高于引进种。经低温锻炼或ABA预处理后,鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻的LDH、MDH、GR、CAT和SOD活性与直接低温处理相比有显著的提高,而引进种仅个别酶的活性有所提高。说明低温锻炼、ABA预处理可以提高螺旋藻对低温的适应能力,特别是对抗寒性强的鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻的作用高于冷敏感的引进种。ABA预处理与低温锻炼相比,ABA预处理后虽然3个样品的6种氧化还原酶活性均高于低温锻炼的,但其中只有LDH在这2个处理间S2有显著差异、S1、S3均呈极显著差异;SOD仅S2有显著差异。表明,对提高螺旋藻抗寒能力方面ABA预处理强于低温锻炼,但不同的酶表现不尽相同,多数酶在这2个处理间差异不显著。