硅藻是海洋浮游植物的重要组成类群和海洋初级生产力的主要贡献者,同时也是主要的赤潮种之一。因此,它的死亡对海洋生态系统结构、物质和能量循环有着极其重要的影响。　　 本文以中心纲硅藻-假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana Hasle etHeimdal)为研究对象,从形态学、分子与生物化学、生理学三个水平,检测了假微型海链藻细胞在氮、磷、硅、铁饥饿和衰老过程中的细胞程序性死亡。在形态学上采用透射电子显微镜(Transmission electron microscopy)对5种培养条件下的细胞超微结构进行观察。在分子与生物化学水平上,采用脱氧核糖核酸末端转移酶(TdT)介导的dUTP缺口末端标记法(TUNEL)对DNA片段化进行了定量测定;Caspase原位标记法(CaspACE)对含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Caspase)活力进行定性及定量检测。在生理水平上描绘了细胞的生长曲线,并测定了细胞光合系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm),以反映细胞在5种培养条件下的生长状态。主要结果如下:　　 (1)假微型海链藻(T.pseudonana)细胞在衰老及氮、磷、硅、铁饥饿条件限制下,均表现出类似高等植物细胞程序性死亡的典型特征,如核质固缩,细胞器解体、消失,细胞空泡化,DNA断裂,磷脂酰丝氨酸外翻,Caspase活性增加,细胞膜结构完整等。伴随这些特征变化细胞代谢活性逐渐减弱,说明,衰老和氮、磷、硅、铁饥饿条件均可诱导T.pseudonana细胞发生自主的、由基因调控的细胞程序性死亡。　　 (2)T.pseudonana细胞在氮、磷、硅、铁饥饿限制时较细胞衰老率先出现细胞程序性死亡的特征,说明营养盐饥饿能更早诱发出现细胞程序性死亡。　　 (3)Caspase活性的表达与细胞衰老及氮、铁、硅饥饿饥饿条件下的形态学和生长趋势的变化基本相吻合,且与DNA断裂呈正比。由此推测,细胞衰老及氮、铁、硅饥饿饥饿条件下的细胞程序性死亡可能又由Caspase介导产生。　　 (4)T.pseudonana细胞在磷饥饿限制时,虽然可以引起细胞程序性死亡典型的形态学特征变化,但Caspase活性一直处于低水平状态,因此,推测磷饥饿条件限制下的细胞程序性死亡可能有不完全依赖Caspase的其它代谢途径。　　 (5)利用NJ法(Neighbor-joining,邻接法)的构建秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)和人类(Homo sapiens)、拟南芥(Arabidopsisthaliana)、水稻(Oryza sativa)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、烟曲霉(Aspergillus.fumigatus)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、强壮团藻(Volvox carteri)、古老的最小绿藻(Ostreococcus tauri和Ostreococcuslucimarinus)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)、嗜热聚球藻(Therm osynechococcus elongatus)、念珠菌(Nostoc sp.)和集胞藻(Synechocystis sp.)的Caspase同源物系统发生树表明:藻类中的Metacaspase与高等植物和真菌的Metacaspase高度同源,这暗示了藻类细胞中的Metacaspase可能与高等植物Metacaspase具有相似的生理功能。