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光是光合作用必需的能源物质，但过剩光能可以引起光抑制，甚至可以导致细胞的死亡。光合生物在长期的进化过程中逐渐形成多种保护机制，从而保护光合器官免受光的伤害。非光化学淬灭（NPQ）可以在强光下快速响应并将过量吸收的光能以热能的形式耗散掉。NPQ存在于高等植物和绿藻中，但NPQ的激活依赖于不同的蛋白，在维管植物中NPQ依赖于PSBS蛋白，而在莱茵衣藻中则依赖于LHCSR蛋白。在强光数分钟后脱氧化酶被激活将叶黄素转化成玉米黄素，这一过程称为叶黄素循环。研究表明在不同条件下植物中的玉米黄素与NPQ相关，参与光保护作用。在南极地区，光强，紫外线和冰囊中的盐度都呈季节性的变化，这些因素可以影响南极冰藻的光合作用。所以，从分子水平上研究南极冰藻的光合作用的适应性和调控机制是非常重要的。Chlamydomonas sp. ICE-L是南极地区的主要绿藻，它对这些胁迫条件的适应机制可为南极生境和物种的研究提供基础。在本实验中，我们测定克隆得到两个LhcSR基因，并研究两基因在强光、低光、紫外和高盐条件下的表达状况。同时，测定各条件下叶绿素荧光参数和叶黄素循环的脱环氧化程度。通过叶绿素荧光仪Dual-PAM测定南极冰藻在不同条件下（强光、低光、高盐和紫外）的PSII光化学效率（Fv/Fm）和非光化学淬灭（NPQ）。在强光、紫外和高盐条件下，Fv/Fm出现降低，NPQ相应的升高，结果说明在这些条件下南极衣藻处于胁迫状态，并且NPQ在耗散过剩光能的热耗散过程中起重要作用。在高盐条件下，Fv/Fm在1到3小时内达到最小值，与此同时NPQ处于升高的状态，但是随着时间的延长他们逐渐降低到正常状态，这一结果表明对于南极衣藻来说短时间的高盐条件可为胁迫条件，随着时间的延长这个藻可以适应长时间的高盐诱导。在低光照条件下，Fv/Fm和NPQ只是略有变化，表明南极衣藻在低光下并没有受到胁迫。扩增LhcSR1和LhcSR2cDNA片段的引物分别依据莱茵衣藻光保护基因LhcSR1和LhcSR2的保守区域设计的。基于获得的部分片段，3’-和5’-端片段通过RACE法获得。LhcSR1和LhcSR2的全长分别为1118bp和1122bp。LHCSR1的氨基酸序列与莱茵衣藻的LHCSR1序列同源性为62%，LHCSR2的序列与莱茵衣藻LHCSR2/3的同源性为64%。在这两蛋白中有三个螺旋结构，其中螺旋1和螺旋3属于LHC蛋白家族中的高度保守序列。通过实时定量PCR和western blot技术研究两基因及蛋白在胁迫条件下的表达状况。在强光0.5小时内，LhcSR1和LhcSR2没有明显的升高，而在0.5小时之后逐渐升高，并在3小时内达到最大值。这种对强光的长时间响应可能与极地环境下特定的生理特性有关。在低光照下，LhcSR1的表达量逐渐降低，而LhcSR2在0.5小时内呈现升高趋势，之后随着时间的延长表达量逐渐降低，推测LhcSR2可能在低光照下用于高效的捕获光量子。在紫外和高盐条件下，LhcSR1和LhcSR2表达升高，并且伴随高水平的NPQ。这些结果表明LhcSR1和LhcSR2在降低过剩光能来防御光破坏起重要作用。LhcSR1和LhcSR2在强光、紫外和高盐条件下表达量升高，这些可以更好的研究南极冰藻在胁迫条件下的生理变化。经WesternBlot蛋白检测可知，在胁迫条件下，LHCSR1和LHCSR2蛋白表达量增加，说明在胁迫条件下两蛋白均参与光保护作用，其中LHCSR1起主要作用。构建表达载体pET-28a-LHCSR,并将其转化到大肠杆菌BL21中诱导表达LHCSR1和LHCSR2蛋白。表达载体的诱导条件为IPTG0.5mmol/L,15℃诱导5h。经SDS-PAGE电泳分析可得到与预测蛋白分子量相同的目标蛋白。表达的目的蛋白ICE-L-LHCSR1和ICE-L-LHCSR2主要以包涵体的形式存在于沉淀中。这为下一步体外构建蛋白-色素复合体奠定基础。通过反相HPLC分析不同条件下的叶黄素循环中各色素的含量（紫黄素，环氧玉米黄素，玉米黄素）。通过计算（Z+0.5A）/（V+A+Z）来表示藻种的脱环氧化程度。在胁迫条件（高盐和强光）下脱环氧化程度（Z+0.5A）/（V+A+Z）升高，说明叶黄素循环参与南极衣藻Chlamydomonas sp. ICE-L的光保护作用。