紫外线-B辐射反应对Laurencia catarinensis和Palisada flagellifera形态学，微观结构和光合色素影响的比较研究外文翻译资料

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紫外线-B辐射反应对Laurencia catarinensis和Palisada flagellifera形态学，微观结构和光合色素影响的比较研究

Debora T. Pereira amp; Eacute;der C. Schmidt amp; Zenilda L. Bouzon amp; Luciane C. Ouriques

摘要:本工作目的是比较紫外线辐射对两种仙菜目（Laurencia catarinensis和Palisada flagellifera）的形态、微观结构以及光合色素的影响。实验将植物培养并暴露于60mu;mol photons m^-2s^-1的光合辐射（PAR）和0.35Wm^-2的紫外线B辐射（UVBR），每天3h，持续7天。随后，在光和透射显微镜下观察L.catarinensis和P.flagellifera的顶端段，并研究生长速率和光合色素。在暴露于PAR 和 UVBR后，除了与处理的叶绿素a的浓度相比叶绿素a的浓度降低之外，L.catarinensis的生长速率和生物量的损失都明显低于P.flagellifera植物。然而，在暴露于PAR UVBR 7天后，两种植物的藻胆蛋白含量都显著降低。在被PAR UVBR的处理物种中，没有发现细胞壁的变化。含有高碘酸的L. catarinensis和P.flagellifera含有细胞壁变化，在UVBR辐照后，Schiff（PAS）显示两种物种中淀粉颗粒数量的增加。通过透射电子显微镜观察，两种物种的处理样品也显示叶绿体类囊体的破碎和塑性细胞数的增加。基于这一结论，本研究表明，紫外线辐射对L.catarinensis和P.flagellifera有负面影响。

关键词: Laurencia catarinensis ，Palisada flagellifera ，紫外线辐射，光合色素，叶绿体

1.介绍

平流层臭氧层为所有生物体提供了天然的对紫外线（UVR）保护（Madronich 1992）。 但由于臭氧层消耗，紫外线B辐射（UVB）（280-320nm）越来越多地到达地球表面（Hanelt和Roleda，2009）。 UV能量对生物组织中的蛋白质，核酸和其他化合物会引起光损伤（Mitchell等人1992; Karsten等人2011; Bischof和Steinhoff 2012）以及对生理过程和超微结构造成损害（Bischof等人2006）。由于UVR会渗透到水生生态系统，因此可能会对作为食品链中主要初级生产者及所有消费者的水生生物产生负面影响（Hauml;deret al.2007）。

紫外线辐射以许多方式影响着生物体，特别是水生生态系统的生物体。几项研究表明，大型藻类生长速度在逐年降低（Schmidt et al。，2009，2010a，b）。紫外线辐射通过抑制光系统二级反应中（Lesser和Shick，1994）核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）D1蛋白的活性和通过改变叶绿体类囊体膜组成的活性，可能会影响藻类的光合过程（ Grossman等，1993）。此外，已有针对多种大型藻类中DNA损伤积累的研究，包括Mastocarpus stellatus（Stackhouse）Guiry和Chondrus crispus Stackhouse（Roleda et al.2004b）以及Iridaea cordata（Turner）Bory de Saint-Vincent（Zacher et al。 2009）。几项研究表明，变形发生在M. stellatus和C. crispus（Roleda et al。2004b）以及Kappaphycus alvarezii（Doty）Doty ex P. Silva中的叶绿素a的浓度（Schmidt等，2010a，b） 。如在Eswaran等人的研究中所表明，紫外线辐射可以改变淀粉样蛋白含量（2001）和Schmidt等人（2010a），报告于K. alvarezii。

在许多研究中已经报道了暴露于UVBR的大型藻类的叶绿体和线粒体微观结构的变化（Poppe等人2002,2003; Garbary等人2004; Holzinger等人2004,2006; Holzinger和Luuml;tz2006; Schmidt等人2009 ，2010c，2012a）。 暴露于高水平UVBR的藻类会合成积累酚类化合物和类胡萝卜素并得以生存，如在Hypnea musciformis（Wulfen）JV Lamouroux（Schmidt等人2012b），绿藻Zygnema C.Agardh（Pichrtovaacute;等人） 2013），和Zygogonium ericetorumKuuml;tzing（Aigner等，2013）。

Palisada flagellifera（J. Agardh）K.W.发生在塞阿拉到巴西圣卡塔琳娜岛，这是东大西洋第一次记录，但据报道，澳大利亚太平洋（Cribb 1958），夏威夷（Saito 1969），所罗门和菲律宾群岛（Womersley和Bailey1970），印度洋（Silvaetal.1996），西澳大西洋，墨西哥（Sentiacute;es和Fujii 2002）和巴西（FujiiandSentiacute;es2005; Fujiietal.2006）也有此类现象发生。从下游的潮间带到潮湿带的深度分布中，低于2米深度的藻类会出现该现象。来自Florianoacute;polis的Cordeiro-Marino和Fujii描述了Laurencia catarinensis。这个物种在巴西海岸线很少出现，而更多是在塞阿拉，伯南布哥，巴伊亚，圣彼得堡，圣保罗，里约热内卢和圣卡塔琳娜州，在亚热带海域的中度暴露的潮间带岩质区域。它有一个小的，绿色的，肉质圆柱形的茎，老化的茎是倒下的，新生的茎是直立的，主体是螺旋开关，有些是单侧和不规则的，形成一个密集的骨架（Cordeiro-Marino和Fujii 1985）。它的栖息地范围从中下深度到3米深的地方，以防过度暴露于潮水中（Cassano 2009）。最近的研究表明，Laurencia属的次级代谢物具有抗病毒药物的重要工业和药用（Duarteetal.2001;Talaricoetal.2001;Damonteetal.1996;Caacute;rceresetal.

2000），抗凝血剂（Carlucci等人1997; Farias等2000），抗血栓形成（Sen et al。2002），抗血管生成（Satoru et al.2003）和抗肿瘤活性（Fernaacute;ndez等1989; Zhou et al。2004）。然而，尽管已经从Laurencia属中分离出部分代谢物，但大多数尚未进行药理学试验和试验。

考虑到紫外线B辐射的显著影响，我们研究了紫外线对L.catarinensis和P.flagellifera的外界影响作用，重点是生长速率的变化，光合色素的含量，细胞化学和微观结构。

2.材料与方法

本实验在2011年3月（南半球夏季）从巴拉达拉戈亚海滩（Florianoacute;polis，Santa Catarina，Brazil）收集了Laurencia catarinensis和Palisada flagellifera样本。 将样品从岩石中收集并在避光的适宜环境温度下运输到LABCEV-UFSC（Santa Catarina，Santa Catarina，Florianoacute;polis，Santa Catarina，Brazil）植物细胞实验室。

如Oliveiraet al（1995）所述，建立了Unialgal项目。为了避免被附生植物污染，收集的藻类用刷子和过滤的海水精心清洁。通过浸入富含冯·斯托氏培养基的海水以维持藻的顶端部分。在此条件下，培养这些样品14天（实验适应期），然后再进行UVBR实验。

选取培养样中的顶尖部分（plusmn;2.0g），在含有500mL天然灭菌海水的600mL烧杯中培养7天，并加入富含3.2mL冯·托氏培养基。培养条件为24℃，连续曝气，60mu;mol photons m^-2s^-1处的光合有效辐射（PAR）（荧光灯，Philips C-5 Super 84 16 W / 840，巴西;用Li-Cor光米250; LI-COR Biosciences，USA）和12小时日/夜周期（从8小时开始）。

紫外线处理（PAR UVB）通过Vilber Lourmat灯（VL-6LM，Marne LaValleacute;e，法国）提供，UVB的峰值输出为312nmPAR，UVB辐照度的总剂量为563.50kJ ^-2（60plusmn;10mu;mol photons m^{- 2} s ^-1）和3.78 kJ ^-2（0.35Wm^-2）。每天3小时提供UVBR（传感器PMA 2107）（Radiometer Model IL 1400A，International Light，USA）的强度。为了避免暴露于UVC辐射，实验采用了厚度为0.075mm的纤维素二乙酸酯箔。每个实验组重复六次实验。

生长速率使用以下公式计算生长速率（GR）：GR（％day^-1）= [（Wt / Wi）1/ t ^-1]times;100其中，W_i是初始鲜重（FW），W_t是3天后的鲜重，t是几天的实验时间（Penniman等人，1986）。

色素分析用于处理组和对照组之间分析光合色素（叶绿素a和藻胆蛋白）的含量。样品（鲜重）浸在液氮中冷冻并保持在-40℃直到分析结束。所有色素以一式四份的样品进行提取。使用玻璃织物匀浆器（Hiscox和Israelstam 1979），40℃，30分钟内从3mL二甲基亚砜（DMSO，Merck）环境中的约1g组织中提取叶绿素a。根据Wellburn（1994）分光光度法定量色素含量。

藻胆蛋白将约1g藻类材料用液氮研磨成粉末，在避光，4℃，pH6.4的0.1M磷酸盐缓冲液中萃取。将匀浆物以2000times;g离心20分钟。通过UV-Vis分光光度法测定藻胆蛋白水平[别藻蓝蛋白（APC），藻蓝蛋白（PC）和藻红蛋白（PE）]，并使用Kursar等人的方程式进行计算（1983）。光学显微镜将大约5mm长度的样品在0.1M（pH 7.2）磷酸盐缓冲液中的2.5％多聚甲醛中固定一夜。随后，样品在增加的乙醇水溶液中脱水（Schmidt等人，2009）。脱水后，样品用Historesin（Leica Historesin，Germany）渗透。长度为5mu;m的部分用不同的细胞化学技术染色，并用装有Image Q Capture Pro 5.1软件（QImaging Corporation，USA）的荧光（Olympus BX 41）显微镜进行分析。

细胞化学染色光学显微镜（LM）切片如下染色：使用用于鉴定中性多糖（Schmidt等人2010a）和甲苯胺蓝（TB-O）0.5％，pH 3.0（Merck）的高碘酸 - 希夫（PAS）对于通过异色反应的酸性多糖（Schmidt等人，2010a）。对照组包括向没有染色组分的部分施用溶液（例如，在PAS反应中省略了高酸性应用）。

透射电子显微镜为了通过透射电子显微镜（TEM）观察，用0.1M柠檬酸钠缓冲液（pH7.2）加上0.2M蔗糖的2.5％戊二醛固定长度约为5mm的样品（Schmidtetal.2009; Ouriqueset等，2012）。将该材料用1％四氧化锇后固定4小时，以分级丙酮系列脱水，并嵌入Spurr树脂中。根据雷诺兹（Reynolds）（1963）的观点，薄层切片用乙酸铀酰水杨酸铅浸渍。对每个实验组进行了四次重复;然后在TEM JEM 1011（日本JEOL Ltd.，Japan，80kV）下检查每个复制的两个样品。基于个别治疗与重复比较的相似性表明超微结构分析是可靠的。

数据分析通过方差分析（ANOVA）和图基检验分析数据。考虑到pgt; 0.05作为显着性水平，使用Statistica软件包（6.0版）进行统一分析。

3.结论

3.1 生长速率与形态

培养7天后，在只有PAR对照条件下培养的沙门氏菌和PAR UVBR组合培养的沙门氏菌中，L.catarinensis样品在GRs中有明显差异（Ple;0.005）。 7天以后，L.catarinensis PAR UVBR处理的样品显示顶端段的漂白。同时，与PAR UVBR培养的样品相比，对照处理显示GR值为0.82％-1，与平均7天培养物相比，GR值降低了2.9％-1。然而，P.flagellifera仅在PAR（对照条件）下培养，并在PAR UVBR组合下培养的thalli没有统计学差异。对照处理显示，与处理的藻类相比，天数在4.5％-1，与生长在4.42％每天的藻类相比。

暴露于PAR UVBR的L.catarinensis和P.flagellifera藻类光合色素水平的变化见表1。与对照植物相比，暴露于PAR UVBR显示叶绿素a含量下降。对照和处理的植物之间的差异（p lt;0.001）。另一方面，苋菜叶中叶绿素a的含量在仅用PAR培养的植物和用PAR UVBR培养的植物中的含量没有显着差异。

在PAR UVBR暴露后，L. catarinensis和P.flagellifera中的藻胆蛋白水平（APC，PC和PE）都有所下降。两种暴露于PAR的藻类和PAR UVB（ple;0.05）的藻类之间的藻胆蛋

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