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微藻光生物学研究案例

微藻光生物学研究案例

光是影响植物/藻类生长发育最重要的环境因子之一,是植物/藻类进行光合作用的原初动力,光能不足会限制光合作用的发生,而过多的光能则会导致光抑制。光质、光强、光照时间等都会对植物/藻类产生影响,主要体现在光形态建成、生化成分含量、生理特性及生长发育等方面。

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1. Nature plants:通过实验室适应进化(ALE)增强在高光下的光合作用

光合作用很容易受到强光(HL)水平的损害,光合生物已经进化出各种机制来应对高光胁迫。Dann等人通过实验室适应进化(ALE)显著提高了蓝藻集胞藻的耐光性。通过MC 1000多通道藻类培养与在线监测系统对藻液培养,同时使用Fluorcam叶绿荧光成像系统测量了F0等多个叶绿素荧光参数。通过反复突变和增加光照强度,筛选了能够在极高光强下生长的菌株。

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2. Plant & cell physiology:波动光对微拟球藻光合作用的影响

Bellan等人在“波动光对微拟球藻光合作用的影响”研究中,通过MC 1000多通道藻类培养与在线监测系统,控制微拟球藻生长温度为21℃,通过设置不同的光强和光周期模拟波动光,进而研究其对微拟球藻的影响,结果发现暴露在快速波动光环境下的微拟球藻,其生长和光合电子传递显著下降,而非光化学淬灭(NPQ)变化不明显。

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3.Journal of Biotechnologylhcsr对莱茵衣藻氧化应激和光利用效率的影响

Barera等人,在lhcsr对莱茵衣藻氧化应激和光利用效率的影响”研究中,通过MC 1000多通道藻类培养与在线监测系统,控制莱茵衣藻生长温度为25℃,光照时长16h,黑暗8 h来模拟一天中光照变化,并实时监测其生长变化OD720。通Fluorcam叶绿素荧光成像系统测量Fv/Fm,结果发现缺乏LHCSR1LHCSR3莱茵衣藻,在强光下产生O2的速率明显更高,同时伴有增强的单重态氧释放和PSII损伤,突变株的生物量仅在间断性光照条件下有所延迟。

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MC1000 多通道藻类培养与在线监测系统由8100ml藻类培养试管、水浴控温系统、LEDs光源控制系统(每个培养试管均可单独调控)及光密度在线监测系统等组成,在藻类培养与控制实验、梯度对比实验等方面受到越来越多科研人员的青睐。

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Fluorcam叶绿素荧光成像系统,是全球首台将PAM叶绿素荧光技术与CCD技术结合的叶绿素荧光成像系统,也是目前世界上最权威、使用最广、种类最全面、发表论文最多的叶绿素荧光成像系统。广泛应用于植物/藻类光合生理生态、植物/藻类逆境胁迫生理与易感性、气孔功能、植物/藻类环境如重金属污染响应与生物检测、植物/藻类抗性检测与筛选、作物育种、Phenotyping等研究。

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参考文献:

1. Dann M , et al. 2021. Enhancing photosynthesis at high light levels by adaptive laboratory evolution. Nature Plants 1-15.

2. Bellan A, et al. 2020. Photosynthesis Regulation in Response to Fluctuating Light in the Secondary Endosymbiont Alga Nannochloropsis gaditana. Plant & cell physiology 61(1): 41-52.

3. Barera S. et al. 2021. Effect of lhcsr gene dosage on oxidative stress and light use efficiency by chlamydomonas reinhardtii cultures. Journal of Biotechnology 328:12-22.


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