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本研究是以从南极中山站附近分离纯化得到的一株小球藻(Chlorellavulgaris Antarctic strain NJ-18)为研究对象，探讨了其生理生化特性与环境因子之间的关系及其适应逆境的生存策略。由于南极独特的地理环境及气候特征：干燥、酷寒、强辐射、高盐度等自然环境，使得生存于南极的微藻成为良好的研究极端环境的模式生物。研究极端环境下生存的微生物不仅对了解生命的极限、微生物的进化与分类等很有理论价值，而且对治理环境污染、改造生态环境、开辟微生物新功能等应用研究均具有重要意义。
本研究以从南极分离纯化的小球藻南极株NJ-18(Chlorella vulgaris Antarctic strain NJ-18)为实验材料，研究了该藻株在盐胁迫条件下的生长效应、生理指标、光合特性，检测了藻株盐胁迫条件下的氨基酸和蛋白含量；初步探讨了实验室条件下UV-B辐射对小球藻南极株生理性状和光合特性的影响；外源一氧化氮对盐和铜胁迫下南极小球藻的抗氧化作用进行了探索研究。主要研究结果如下：
首先，对小球藻南极株NJ-18和普通小球藻UTEX259在不同浓度NaCl处理条件下的生长特征进行了的比较研究，实验结果显示随着盐浓度增加与处理时间的延长，NaCl对小球藻南极株和普通小球藻生长的抑制作用逐渐加大，但小球藻南极株比普通小球藻对盐的耐受力更强。在此基础上，对小球藻南极株和普通小球藻在生理指标和光合特性方面进行了一系列的比较实验研究，结果表明，小球藻南极株对盐胁迫具有较强的耐受和抵抗能力，能够适应一定的盐度环境，可溶性糖和脯氨酸是盐胁迫的主要渗透调节物质，但高盐度对小球藻的细胞膜结构和功能、光合色素和光合器官的伤害作用也是显著的。用高效液相色谱法对盐胁迫前后氨基酸组成进行了分析，结果显示NJ-18盐胁迫处理后，与对照相比，必需氨基酸增加了40.73％，非必需氨基酸增加了25.28％。其中半胱氨酸(Cys)、异亮氨酸和甲硫氨酸盐胁迫后也有了极为显著的增加(P<0.01)，分别增加了416.7％、153.3％和93.9％，研究表明生物体内的含硫氨基酸的量与其抗氧化保护作用密切相关。进一步研究发现盐胁迫显著降低细胞中蛋白质含量。小球藻南极株对盐度的抗性是它长期适应在南极极端生存环境的综合因素影响所致，总体看来，小球藻南极株对盐度较普通小球藻有更高的抗性，这为南极藻类抗盐性的提供了最基本的信息。
在实验室条件下研究了UV-B辐射对南极小球藻NJ-18光合活性的影响。实验结果显示，小球藻南极株NJ-18在一系列强度的UV-B照射后，其细胞内光合色素含量比辐射前显著增高，而对照藻株UTEX259升高不明显，这些光合色素可能是UV-B辐射后诱导形成的UV-B保护物质，使NJ-18对UV-B抗性增强。由电子传递活性可以看出，小球藻南极株NJ-18的PSⅡ比PSⅠ对UV-B更为敏感。小球藻南极株NJ-18在UV-B下辐射处理，其光合作用能力明显受到抑制，能在可见光下迅速恢复，但在黑暗和加入氯霉素的条件下，光合作用无法恢复，说明UV-B导致的损伤修复是依赖于可见光和蛋白质的重新合成的。另外，从光合放氧活性和PSⅡ最大量子效率(Fv/Fm)实验结果同样可以得出结论，普通小球藻UTEX259对UV-B辐射敏感，而小球藻南极株NJ-18相对耐受能力较强，推测这可能与NJ-18来源有关，极地的藻类凭借它们暴露在高剂量UVR的进化历史，被认为比温带、热带和亚热带的同类以更快的速率来适应增强的UVR，长期适应南极高辐射环境而使其生理特征上对UV-B具有一定的适应和修复机制。
最后，以NaCl和Cu为胁迫因子，用外源NO对处于胁迫状态下的小球藻南极株NJ-18进行了系列研究。通过测定光合色素、光合放氧、叶绿素荧光和活性氧等指标，发现在铵态氮培养条件下的藻细胞体系胁迫因子对小球藻的毒性加强；加入外源NO到NaCl(或Cu)加铵态氮培养条件下的小球藻培养体系中不仅有降低NaCl(或Cu)对光合放氧和PSⅡ最大量子产量等的抑制水平，而且可以减少活性氧的产生。但在同时加入NO特效清除剂cPTIO和SNP的培养体系中，NO对小球藻在NaCl(或Cu)毒害下所具有的保护活性会被消除。硝态氮培养条件下的小球藻对NaCl(或Cu)毒害抗性较强，原因是硝态氮培养条件下的小球藻具有内源产生NO的机制。实验证明了外源NO可以作为信号分子，对NaCl胁迫和Cu毒害状态下的南极小球藻NJ-18，起到一定的保护作用。