血球藻(Haematococcus pluvialis)属于绿藻中的一种,它是单细胞生物。当其处于缺氮、盐胁迫、高光等胁迫条件下时,细胞分裂停止、失去鞭毛并开始积累虾青素。其形态由绿色游动细胞变成红色的不动孢子,细胞的体积逐渐增加、细胞壁变厚、脂类生物合成的基因表达增加。该藻的生活史中一般可以观察到绿色游动状态、绿色不动孢子和红色不动孢子三个状态,当遇到环境条件胁迫时,处于绿色孢子状态的细胞会开始大量积累虾青素,红色孢子状态细胞的虾青素含量最高可达细胞干重的3.0%~4.0%以上,其次级代谢产物虾青素是一种酮式类胡萝卜素,具有较高的经济价值,而血球藻被认为是虾青素最佳的天然来源。国内外关于血球藻细胞生长、虾青素的积累条件等进行了大量研究,但对于血球藻在胁迫条件下藻细胞内部光合生理的变化方面的研究极少。叶绿素荧光可以作为分析光合作用变化的指标,跟传统测量方法相比较,具有方便、快捷、精准等优势,通过分析实验相关的参数,可以得出PSII途径的相关信息,也可以精确反映出藻细胞受胁迫的状况。研究以血球藻为对象,通过研究其在不同胁迫处理条件下积累虾青素的过程中光合生理的变化规律,综合分析其受胁迫程度,为改善血球藻培养条件提供一定的理论依据。主要结果如下:(1)高光照胁迫对三种状态的血球藻的PSII的电子传递均有抑制作用。高光胁迫对绿色游动细胞(GM)抑制作用最显著,虽然对绿色不动孢子细胞(GNM)的抑制作用相对其他状态细胞小,其光合作用仍然受到了抑制。不同状态的血球藻细胞对高光胁迫的光合响应有所不同,红色不动细胞(RC)对高光耐受性强,在高光胁迫下能保持较长时间的光合活性,而GM细胞对高光胁迫的耐受性最差,其光合活性则下降的较快。(2)缺氮会显著降低血球藻的光合能力,抑制Chl-a的合成。缺氮培养下藻细胞J点的相对可变荧光上升,说明缺氮胁迫抑制了藻细胞从QA-向QB的电子传递,引起QA-的积累,这同时也反应了有活性反应中心的部分关闭。缺氮处理下,血球藻具有较低的Fv/Fm值,其PSII活性受到严重抑制。(3)随盐浓度的增加,血球藻的Chl-a含量呈下降趋势,盐胁迫抑制了Chl-a的合成,从而在一定程度上影响了血球藻的光合作用。血球藻在盐胁迫条件下,PSII的活性受到了显著影响。在盐胁迫下,血球藻细胞的FV/Fm值(最大光化学效率)在0、0.1、0.4M Na Cl浓度范围内,其下降趋势不是非常明显,而在1.2M Na Cl胁迫浓度下,其下降趋势非常显著。说明血球藻对盐胁迫不是很敏感,只有在盐胁迫达到一定程度时,光合作用效率下降才会很明显。盐胁迫抑制了血球藻细胞PSII的光化学活性。盐胁迫使得单位反应中心能量流分配升高,从而使血球藻细胞能适应盐胁迫环境。(4)二苯胺(DPA)能阻断虾青素的合成。不同光照处理下,DPA对血球藻细胞的影响不同。在200μmol m-2 s-1光照条件下,DPA虽然对虾青素合成产生了抑制作用,但是并未对血球藻生长造成影响,反而还有一定的促进作用;而在400μmol m-2 s-1光照条件下,DPA处理组细胞开始大量死亡。高光照和DPA双重胁迫显著影响血球藻细胞PSII光化学效率。总之,环境胁迫(缺氮、高光照、盐胁迫以及DPA处理)对血球藻的生长以及光合生理具有显著的影响。但血球藻如何响应以及虾青素抗氧化能力的机制还有待于进一步探讨。