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摘要陆生固氮蓝藻是某些极端环境及氮源营养缺乏生态系统中的主要初级生产者,未来环境变化如何影响其生产力和固氮活性对这些生态系统将产生重大影响。全球环境正经受着巨大变化,CO2升高和UV-B增强将在很长一段时间内同时存在,它们对陆生蓝藻的影响如何,值得关注。本课题以一种广泛分布的陆生固氮蓝藻-普通念珠藻(Nostoc commune)为实验材料,在室内研究了CO2倍增和UV-B增强对其生长、生化组分、光合生理和相关光合基因表达的影响。以了解在未来CO2升高和UV-B增强环境下,固氮蓝藻的生物量将如何变化,并从生化、生理和基因表达等方面阐述其可能的原因。另外,本文还对人工UV光源中的UV-A和UV-C的生物学效应和滤除方法进行了研究。主要结果如下:<br>　　 (1)铬酸钾溶液浓度和 pH影响其对UV-B的透过和对 UV-A及UV-C的吸收。0.4mM(pH为8)的铬酸钾溶液能同时有效滤除UV光源中的UV-A和UV-C,并且保持对UV-B较高的透过性。用自制的的石英容器(35 cm长、1 cm宽和20 cm高)盛满铬酸钾溶液过滤UV光源,能准确快速地研究UV-B的生物学效应,并可重复多次利用,方便经济。<br>　　 (2)无论是在350还是1500μL L-1CO2浓度下,低剂量UV-B辐射(9 KJ m-2 d-1)对普通念珠藻以单位体积干重表示的生长无显著影响:而高剂量UV-B辐射(20 KJm-2 d-1)则显著抑制生长,且抑制程度随CO2浓度升高而降低。在同一UV-B辐射水平下,高浓度CO2(1500μL L-1)明显促进了普通念珠藻的生长,且促进程度随UV-B强度的增大而增大。在高浓度CO2和高剂量UV-B下,普通念珠藻的生长依然优于在大气CO2和无UV-B辐射处理的普通念珠藻,这表明在未来大气CO2浓度升高的情况下,单纯 UV-B增强可能并不会使普通念珠藻的现有生物量减少。<br>　　 在不同UV-B和CO2作用下,普通念珠藻单位干重的叶绿素含量和单位体积干重的变化趋势相似。即高剂量的UV-B辐射显著降低了普通念珠藻单位干重的叶绿素含量,而高浓度CO2则提高了普通念珠藻单位干重的叶绿素含量。UV-B辐射诱导了普通念珠藻中三苯基咪唑类氨基酸(MAAs)的大量合成。普通念珠藻单位干重的MAAs含量随UV-B强度增大和照射时间的延长而逐步稳定增加。在高剂量UV-B辐射下,CO2浓度升高明显促进了MAAs的合成,而在低剂量UV-B下,则促进作用并不明显。<br>　　 (3)UV-B辐射明显抑制了普通念珠藻的Fv/Fm,且抑制程度随UV-B强度的增加而增强。但随着培养时间的延长,抑制程度逐渐变小,最终恢复到对照水平。在同一UV-B辐射水平下,高浓度CO2明显提高了普通念珠藻的Fv/Fm。在早期培养阶段,高剂量UV-B辐射降低了普通念珠藻最大光合作用速率、光合作用效率、呼吸作用速率、无机碳饱和的最大光合速率,增大了光饱和点和光补偿点。高浓度CO2提高了光饱和的最大光合作用速率、光合作用效率、呼吸作用速率,但降低了光饱和点和光补偿点。<br>　　 (4)ntca基因在培养的第二和八天相对于第一天有显著的降低,尤其是在培养的第八天,无论加富CO2与否,UV-B辐射显著促进了ntca的表达。各处理组ntca基因在第八天的表达差异,在 psb和rbcL基因中也出现相似的差异。psb和rbcL基因的表达随着培养时间的改变而改变,总体类似于ntca基因。<br>　　 总之,CO2和UV-B影响着普通念珠藻的生长、生理、基因表达。