赫氏颗石藻对温度变化与病毒侵染的生理生态学响应

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颗石藻是一类能够同时进行钙化和光合作用的浮游微藻,在海洋碳汇源过程中发挥着重要作用。颗石藻病毒在海洋中分布广泛,调控其细胞丰度。本文以赫氏颗石藻(Emiliania huxleyiBOF92,非钙化品系)为研究对象,探究了其对温度变化及其病毒(Ehv 99B1)侵染的生理生态学响应,主要结果如下:通过测定颗石藻在不同温度下的比生长速率,并建立温度响应曲线,揭示了温度变化对其生理与生化过程的影响。在该藻适宜光强(100 μmol photos m-2 s-1)与五个温度梯度(14℃、17℃、21℃、24℃、28℃)条件下,通过半连续培养让其在每个温度下适应十代后,测定了其生长、生理与生化指标。结果表明,比生长速率在23℃达到峰值,24℃开始下降,28℃下细胞停止生长并死亡。在14-24℃温度范围内,细胞光能利用效率在21℃和24℃两个温度下较高。随着培养温度的上升,细胞呼吸与光合速率升高,颗粒有机碳(POC)与颗粒有机氮(PON)的生产速率也有所提升。单位细胞生产的二甲基巯基丙酸内盐(DMSP)含量、总蛋白含量以及超氧化物歧化酶(SOD)酶活性在各个温度下均没有显著性变化。通过生物进化学的研究方法,揭示了赫氏颗石藻长期适应升温的生理生态学特征。将该藻在17℃和21℃两个温度条件下半连续培养656天(两个温度条件下分别生长790和830代)后,测定了其生长等生理参数。结果显示,较高温度条件下颗石藻多生长了 40代,自630代之后,升温处理显著提高了其比生长速率(高出对照组约10%),却降低了其最大相对电子传递速率,但并没有显著影响细胞粒径与关键生源要素含量。温度转换实验结果表明,800多代的升温处理并未引起生物进化学响应,其生理特征表现出可塑性。通过研究颗石藻病毒侵染与温度变化的关系发现,与21℃的相比,适应17℃的细胞更易被病毒侵染。向颗石藻培养液中接入病毒(Ehv99B1),跟踪测定藻细胞浓度的变化,结果发现,17℃下病毒侵染使得藻细胞丰度与最大光化学效率显著下降,5天后细胞浓度降低了 65%。而在21℃条件下,虽然培养液中游离病毒浓度较高,但藻细胞浓度及其光合活性与对照组相比没有显著性差异。综上所述,不超过23℃的短期或长期升温处理都会促进颗石藻的生长,提高藻细胞在低光条件下的光能利用效率;且长达约800代的暖化处理并未导致生物进化学响应,其生理表型仍然可塑;与低温条件相比,暖化条件下颗石藻细胞抗病毒侵染能力较强,较快的生长速率补偿了病毒对细胞的裂解。
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