1、本科毕业设计（20_届）颗石藻钙化光合关系验证所在学院专业班级生物工程学生姓名学号指导教师职称完成日期年月目录前言11材料与方法111藻种来源112藻种培养113种群生长检测方法114光合参数测定方法115钙化作用参数测定方法22实验内容221最适温度条件下，不同光照强度对颗石藻种群生长、光合作用和钙化作用的影响222温度差异情况下，颗石藻种群生长、钙化和光合参数的响应特征223种群生长胁迫环境中，种群生长、钙化和光合参数响应特征23实验结果331最适温度条件下，不同光照强度对颗石藻种群生长、光合作用和钙化作用的影响332温度差异情况下，颗石藻种群生长、钙化和光合参数的响应特征533种群生长胁
2、迫环境中，种群生长、钙化和光合参数响应特征84讨论10致谢错误未定义书签。参考文献11摘要颗石藻是具有典型生物矿化过程的海生型微型藻类。由于生物量巨大，并且其光合作用和钙化作用过程，都与碳元素的生物地化循环密切相关，因此，颗石藻是全球环境问题研究、生物矿化机制研究、元素的生物地化循环研究等领域中的重要研究对象。颗石藻种类繁多，其中PLEUROCHRYSIS属的颗石藻是沿岸海域和围塘环境中常见种类，并且可以形成单种高密度水华。关于颗石藻中光合作用和钙化作用的协同关系研究发现，不同的种类两者的相关关系或是互逆、或是协同、或是不相关，并且，钙化和光合作用途径中的关键元素在何处关联尚待研究。在我们前期
3、的初步研究中发现，颗石藻PLEUROCHRYSISCARTERAE种群生长过程中以及细胞重新钙化的过程中，其光合作用和钙化作用表现出一种互逆相关的关系。为了从更广泛的角度确证该属颗石藻光合与钙化作用的相关关系，本研究选择了PLEUROCHRYSIS属颗石藻中另一种钙化程度较低的种类PLEUROCHRYSISSP，通过分析颗石藻在不同光照强度、温度及两者协同作用条件下，颗石藻种群生长受到不同影响时，光合作用参数以及钙化过程特征的变化，探讨PLEUROCHRYSIS属颗石藻光合钙化作用互逆相关的广泛性。研究结果显示在25适宜种群增殖温度下，光照强度的不同，会导致颗石藻的种群生长、细胞钙化程度和光合
4、参数的显著差异。低光照环境下，光合作用受到抑制，钙化作用加强。但种群生长进入平台期的时候，光合参数FV/FM、FV/FM在受不同光照强度影响下，光照强度增加导致其光合参数下降，而低光照下没有种群增殖的实验组，光合参数FV/FM、FV/FM维持高的水平。相同光照强度（2500LX）下温度差异时，1525时的种群增殖具有相似的最大生物量，但15时具有更快的初期增殖。并且，细胞的钙化程度前期表现相似，但在第11天两组出现明显差异。温度影响光合作用强度，在1525的温度条件下相似但25组略占优势。种群增殖受胁迫的低温低光照环境中，光合和钙化的互逆关系尤为显著。低温低光胁迫下，细胞分裂停滞，钙化作用加强
5、。但是，从光合参数来看，较最适生长的光温环境而言，低温低光照环境下，颗石藻能维持高的光合潜力。从这个特征也说明了颗石藻能够在最适环境条件下，能够迅速实现种群的快速增殖。本研究的结果，验证了这种PLEUROCHRYSIS属的颗石藻同样具有光合钙化关系互逆的特征。关键词颗石藻；钙化作用；光合作用；互逆关系3ABSTRACTCOCCOLITHOPHOREISAKINDOFMARINEMICROALGAEWHICHHASTYPICALBIOMINERALIZATIONPROCESSBECAUSEOFITSHUGEBIOMASSANDITSROLEINTHEPROCESSOFPHOTOSYNTHESIS
6、ANDCALCIFICATION,WHICHISCLOSELYRELATEDTOTHEBIOLOGICALCARBONCYCLE,COCCOLITHOPHOREBECAMEANIMPORTANTOBJECTOFSTUDYINGLOBALENVIRONMENTALISSUESANDSTUDYOFBIOMINERALIZATIONMECHANISMS,EVENINBIOGEOCHEMICALCYCLINGOFELEMENTSCOCCOLITHOPHOREHASAVARIETYOFKINDS,PLEUROCHRYSISSPISACOMMONSPECIESINCOASTALWATERSANDPONDE
7、NVIRONMENT,WHICHCANFORMASINGLESPECIESOFHIGHDENSITYBLOOMSACCORDINGTOTHESTUDYINRELATIONSHIPBETWEENPHOTOSYNTHESISANDCALCIFICATION,WEFOUNDTHATDIFFERENTTYPESOFRELATIONSHIPBETWEENTHETWOARERECIPROCALORCOOPERATIVE,ORNOTRELEVANTOTHERWISE,WENEEDTOSTUDYTHEKEYINCALCIFICATIONANDPHOTOSYNTHESISINOURPRELIMINARYSTUD
8、YWEFOUNDTHATTHEREISARECIPROCALRELATIONSHIPBETWEENPHOTOSYNTHESISANDCALCIFICATIONINGROWTHANDTHEPROCESSOFCELLRECALCIFICATIONOFPLEUROCHRYSISCARTERAEINORDERTOCONFIRMTHERELATIONSHIPBETWEENPHOTOSYNTHESISANDCALCIFICATIONOFCOCCOLITHOPHOREONBROADERPERSPECTIVE,WESELECTEDPLEUROCHRYSISSP,ANOTHERKINDOFLESSCALCIFI
9、CATIONINTHISSTUDYBYANALYZINGTHEDIFFERENCEINLIGHTINTENSITY,TEMPERATUREANDSYNERGYBETWEENTHETWOCONDITIONS,ANDTHEDIFFERENCEOFTHEPROCESSOFPHOTOSYNTHESISPARAMETERSANDCHARACTERISTICCHANGESINCALCIFICATIONWHENCOCCOLITHPOPULATIONGROWTHISAFFECTED,DISCUSSTHEEXTENSIVECROSSINVERSECORRELATIONOFPHOTOSYNTHESISANDCAL
10、CIFICATIONTHERESULTSSHOWEDTHATTHEPOPULATIONGROWTHINTHEOPTIMUMTEMPERATUREOF25UNDERDIFFERENTLIGHTINTENSITYWILLRESULTINSIGNIFICANTLYDIFFERENCEOFCOCCOLITHOPHOREPOPULATIONGROWTH,CELLCALCIFICATIONANDPHOTOSYNTHETICPARAMETERSINLOWLIGHTENVIRONMENT,PHOTOSYNTHESISISINHIBITEDANDCALCIFICATIONISSTRENGTHENEDBUTWHE
11、NPOPULATIONGROWSINTOTHESTATIONARYPHASE,PHOTOSYNTHETICPARAMETERSOFFV/FM,FV/FMINTHESUBJECTUNDERTHEINFLUENCEOFDIFFERENTLIGHTINTENSITIES,INCREASEDLIGHTINTENSITYLEDTOITSDECLINEINPHOTOSYNTHETICPARAMETERS,THEREISNOPOPULATIONGROWTHUNDERLOWIRRADIANCE,PHOTOSYNTHETICPARAMETERSFV/FM,FV/FMTOMAINTAINAHIGHLEVELUND
12、ERSAMELIGHTINTENSITY2500LX，THETEMPERATUREDIFFERENCES,WHENIN1525POPULATIONGROWTHHASTHEMAXIMUMBIOMASSSIMILARLY,BUTFASTERAT15WITHTHEEARLYPROLIFERATIONMOREOVER,THEPREVIOUSDEGREEOFCALCIFICATIONCELLSWERESIMILAR,BUTONTHE11STDAYTHETWOGROUPSTURNSINTOSIGNIFICANTDIFFERENCESTEMPERATUREAFFECTSPHOTOSYNTHESISINTEN
13、SITY,THETEMPERATUREAT1525GROUPISUNDERSIMILARBUTSLIGHTADVANTAGEPOPULATIONGROWTHINTHESTRESSOFLOWTEMPERATUREANDLOWLIGHTENVIRONMENT,PHOTOSYNTHESISANDCALCIFICATIONOFTHERECIPROCALRELATIONSHIPISPARTICULARLYSIGNIFICANTINLOWTEMPERATUREANDLOWLIGHTSTRESS,CELLDIVISIONARREST,CALCIFICATIONSTRENGTHENEDHOWEVER,VIEW
14、INGFROMTHEPHOTOSYNTHETICPARAMETERSOFPERSPECTIVE,LIGHTANDTEMPERATURETHANTHEOPTIMUMGROWTHENVIRONMENT,UNDERLOWTEMPERATUREANDLOWLIGHTCONDITIONS,COCCOLITHOPHOREMAINTAINAHIGHPHOTOSYNTHETICPOTENTIALTHISFEATUREALSOSHOWSTHATINTHEOPTIMALENVIRONMENTALCONDITIONS,POPULATIONSCANQUICKLYACHIEVERAPIDPROLIFERATIONTHE
15、RESULTSOFTHISSTUDYVERIFIEDTHATTHISPLEUROCHRYSISSPALSOHASARECIPROCALRELATIONSHIPBETWEENPHOTOSYNTHESISANDCALCIFICATIONKEYWORDSCOCCOLITHCALCIFICATIONPHOTOSYNTHESISRECIPROCALRELATIONSHIP1前言颗石藻是当今海洋中广泛传播的一种浮游微藻，它在夏季温度适宜的高纬度地区大量繁殖，一直延伸到大陆架。它不仅能利用光合作用吸收CO2合成有机物，还能进行钙化作用，在细胞表面形成以CACO3为主要成分的颗石粒【1】。颗石藻产生的钙质层产
16、物长久以来被认作是对海底石灰岩沉积的最大贡献者，以此成为地球上最大最长久的无机碳沉淀。由于光合作用和钙化作用的同时存在，他们的相互关系对环境碳源、碳汇的循环和沉降过程及其对应相关的气候变化等方面可能产生重要影响。颗石藻的钙化作用和光合作用在原料和反应产物之间发生联系，光合作用利用CO2进行光合作用进行固碳，钙化作用通过CO32与CA2的结合并放出CO2达到固碳的目的。此过程伴随着CO2、HCO3和CO32等的变化，引起海水中PH的变化，同时由于颗石藻的固碳作用，钙壳层不断加厚并向外形成颗石粒，伴随着钙壳层在细胞中比重的增大，颗石藻在海水中呈现垂直分布【2】。本研究针对来源与象山港的颗石藻PLE
17、UROCHRYSIS属的另一种钙化程度相对低的品系进行分析，研究颗石藻受光照强度和温度差异影响下，形成不同的种群增殖状态、不同的光合作用条件，研究期间相应的钙化作用参数的变化特征。从一个新的角度，验证PLEUROCHRYSIS属颗石藻光合作用和钙化作用的相关关系。1材料与方法11藻种来源PLEUROCHRYSISSP为宁波大学微藻种质库保存种质（NMBJIH0261），分离自象山港水样。12藻种培养实验前准备过滤4000ML天然海水，加热煮沸5分钟，静置冷却以待备用，配置F/2培养液。本实验预备的扩大培养和实验中的培养，均采用F/2培养液。13种群生长检测方法显微计数法以血球计数板计数，跟踪每
18、次实验中的细胞密度变化。生长率计算公式为R（LNNNLNN0）/N，N为时间，NN，N0为N和0时间点的细胞密度。14光合参数测定方法叶绿素A荧光法【3】利用手持式水下藻类植物光合荧光仪APFP100测量悬浮液的光合参数QY和OD。将藻悬液摇匀，取3ML于吸收池中，放入光合荧光仪中测得FV/FM、OD680和OD720，黑暗环境静置20MIN后继续测得FV/FM。FV/FM为经过暗适应（20MIN）后，所有电子门均处于开放状态时测得的最大光量子产量，反应藻类的潜在最大光合能力。FV/FM为在光照作用进行只有部分电子门处于开放状态时测定的有效光量子产量，2反应藻类当前的实际光合效率OD680和O
19、D720为藻悬液分别在680NM和720NM波长下测得的荧光值，实验用NOD680OD720表示待测组藻悬液中叶绿素含量。15钙化作用参数测定方法CA2荧光标记法将藻类密度升高到2106CELLSML1，加入2ML的EP管中，每管加入藻液1ML，染色前每管滴加1滴5甲醛溶液，固定细胞30MIN后，离心10分钟取下层沉积物，加入PH55,05MOLML1的MESNAOH溶液500L脱钙2小时，离心取上清液250L。用002的PLURONICF127溶液重悬浮至500L，然后在实验组中加入10L02MM的FLUO3/AM溶液（最终浓度为4M），以不染色组为对照，实验组与对照组各3平行，放入25的培
20、养箱中，避光孵化30MIN，取200L加入96孔荧光板，用多功能酶标仪（激发波长488NM，发射波长526NM）测出荧光强度并记录，反映细胞内的CA2浓度。其中实验组的荧光强度为F，对照组的自发荧光强度为F0，计算荧光强度变化FFF0，以消除藻体的自发荧光。2实验内容光温条件对颗石藻光合钙化的影响21最适温度条件下，不同光照强度对颗石藻种群生长、光合作用和钙化作用的影响以25为最适培养温度条件，设置光照强度组分别为HG（25,5400LX）、HZ（25,2500LX）、HD（25,500LX）三组，测量颗石藻的种群生长密度、光合作用QY和OD值，钙化作用的荧光值。控制培养箱温度为25，调节培养
21、箱内光源，用光照强度测量仪控制光照强度为5400LX左右，此为HG组；用一层黑色尼龙纸包扎三角瓶，得到光照强度为2500LX左右的HZ组；用两层黑色尼龙纸包扎三角瓶，得到光照强度为500LX左右的HD组。每个组别做至少5个平行样品。22温度差异情况下，颗石藻种群生长、钙化和光合参数的响应特征以2500LX为最适培养光照条件，设置温度差异分别为HZ（25,2500LX），MZ（15，2500LX）两组，测量颗石藻的种群生长密度、光合作用QY和OD值，钙化作用的荧光值。控制培养箱温度为25，光照强度设置为5400LX，包扎一层黑色尼龙纸的三角瓶的组别为HZ组；控制另一培养箱温度为15，光照强度设置
22、为2500LX，为MZ组。每个组别做至少5个平行样品。23种群生长胁迫环境中，种群生长、钙化和光合参数响应特征前期的研究表明，颗石藻在低温环境下会停止细胞分裂，但需要在暗光照下细胞才能维持存活。本实验分析种群生长胁迫时，其细胞钙化的特征。生长胁迫条件设置为LA（10，25LX），测量此条件下颗石藻的种群生长密度、光合作用QY和OD值，钙化作用的荧光值。3另起一培养箱设置温度为10，光照强度设置为2500LX，包扎2层黑色尼龙纸的三角瓶为LA组。每个组别做至少5个平行样品。3实验结果31最适温度条件下，不同光照强度对颗石藻种群生长、光合作用和钙化作用的影响由前期实验得到25为颗石藻PLEUROC
23、HRYSISSP的最适培养条件，在此温度下，调节光照强度，分成HG（25,5400LX）、HZ（25,2500LX）、HD（25,500LX）三组，种群生长特征以种群的生长密度表示，每日测量记录，图表1为适宜培养温度（25）环境中，颗石藻PLEUROCHRYSISSP在不同光照强度影响下的种群生长特征。发现颗石藻在不同的光照条件下不大相同，但都符合生长规律。其中HG和HZ经历调整期、对数生长期、稳定期和衰落期，HG组的生长状况略好于HZ，而在HD组中，藻类密度始终维持在最初的水平，此光照条件下不适合藻类细胞的生长繁殖。另有，在光照较高的条件下，藻类细胞更早的度过了调整期进行分裂生长，到培养后期
24、随着营养盐的减少细胞密度不断降低。因此，光照条件能影响藻类细胞进行生命活动从而影响种群的生长密度，一定条件下，更高的光照条件更适合藻类细胞的生长。图1适宜培养温度（25）环境中，颗石藻PLEUROCHRYSISSP在不同光照强度影响下的种群生长特征HG（25,5400LX）、HZ（25,2500LX）、HD（25,500LX）（下箭头处为第六天对样品进行接种处理）40050005010150202534567891011时间/DAY单位细胞荧光度/104/CELLHGHZHD图2不同光照强度影响下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP细胞表面钙化程度的变化HG（25,5400LX）、HZ（25
25、,2500LX）、HD（25,500LX）图表2为不同光照条件下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP单位细胞表面钙化程度的变化图，在前三天钙化作用并不明显，HG、HZ和HD三组基本维持在一个水平，其中HD组略高于其他两组。在第6天接种后的若干天，对颗石藻进行钙化作用强度的检测发现，HDHZHG，可以推测得到光照强度越大，钙化作用强度越低，光照强度越低，钙化作用越明显。001020304050607084567891011时间/DAY光化学量子产量FV/FMHGFV/FMHZFV/FMHD500102030405060708094567891011时间/DAY光化学量子产量FV/FMHGFV/
26、FMHZFV/FMHD02002040608112144567891011时间/DAY单位细胞叶绿素含量/104/CELLHGHZHD图3不同光照强度条件下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP光合参数的变化（FV/FM、FV/FM和NOD680OD720）对比第4天和第11天数据发现，HG组和HZ组FV/FM、FV/FM值明显下降，说明在第11天时HG和HZ组逐渐进入细胞生长平台期，光合作用潜力降低，而生长较慢的HD组仍保持较强的光合作用潜力，如图3中显示。改变光照强度条件，细胞适应环境生长和繁殖的速率不同，以此来影响细胞生长进入平台期的速率，使光合作用的潜力有所差异。结合上述3图，在25适
27、宜种群增殖温度下，光照强度的不同，会导致颗石藻的种群生长、细胞钙化程度和光合参数的显著差异。低光照环境下，光合作用受到抑制，钙化作用加强。但种群生长进入平台期的时候，光合参数FV/FM、FV/FM在受不同光照强度影响下，光照强度增加导致其光合参数下降，而低光照下没有种群增殖的实验组，光合参数FV/FM、FV/FM维持高的水平。32温度差异情况下，颗石藻种群生长、钙化和光合参数的响应特征统一设定光照条件为2500LX，通过改变温度条件来研究颗石藻种群生长、钙化和光合作用的响应特征，实验中设HZ（25,2500LX），MZ（15，2500LX）两组。此两组颗石藻在对应温度条件下的种群生长特征如图4
28、，两者在接种后的一小段时间内稍作调整后出现快速生长的特点。HZ组的温度较高，藻类细胞迅速6增值，细胞分裂活跃，大量消耗营养物质，实验后期，营养盐浓度降低，致使细胞生长速率降低。MZ的温度条件相对较低，生长初期出现耐受，生长速率较低，待一段时间的适应后，在尚且丰富的营养盐水平下，种群稳定增殖，到试验后期随着营养盐浓度降低，细胞的生长速率降低。因此在相同的光照条件下，温度因素能影响藻类细胞的生长，温度稍高，细胞提前进入增殖期，然后作细胞的自然生长繁殖。比较HZ和MZ第1到第3天的生长率和第7到第9天的生长率RHZ13024RHZ79008RMZ13036RMZ79019发现MZ组的种群初期生长率高
29、于HZ组。图4适宜光照条件下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP在不同温度强度影响下的种群生长HZ（25,2500LX），MZ（15，2500LX）（下箭头处为第六天对样品进行接种处理）001000100200300400500634567891011时间/DAY单位细胞荧光度/104/CELLHZMZ图5不同温度影响下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP细胞表面钙化程度的变化HZ（25,2500LX），MZ（15，2500LX）研究颗石藻细胞表面的钙化程度，同样用以上所述的荧光法进行。在实验期间，钙化作用如图5所示，MZ组一度出现小降后略低于HZ组，但在之后的几天内MZ的钙化作用明显高于
30、HZ组。对第11天HZ和MZ的单位细胞钙化程度做单因素方差分析发现，F值FCRIT，因此此温度下的钙化度差异有意义，表现为MZ的钙化作用更为强烈。7001020304050607084567891011时间/DAY光化学量子产量051015202530354045细胞密度/104CELLS/MLFV/FMHZFV/FMMZHZMZ00102030405060708094567891011时间/DAY光化学量子产量051015202530354045细胞密度/104CELLS/MLFV/FMHZFV/FMMZHZMZ02002040608112144567891011时间/DAY单位细胞叶绿素含
31、量/104/CELLHZMZ图6不同温度条件下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP光合参数的变化（FV/FM、FV/FM和NOD680OD720）图6为控制光照强度不变，不同温度条件下颗石藻PLEUROCHRYSISSP光合参数的变化图。图中HZ组8的FV/FM、FV/FM值基本保持不变，在第11天时出现小幅度下降，但HZ的变化幅度略微大于MZ，可见HZ组在到达平台期后，光合作用潜力下降，而MZ组始终保持很大的光合作用潜力。因此，在相同光照强度（2500LX）下温度差异时，1525时的种群增殖具有相似的最大生物量，但15时具有更快的初期增殖。并且，细胞的钙化程度前期表现相似，但在第11天两组
32、出现明显差异。温度影响光合作用强度，在1525的温度条件下相似但25组略占优势。33种群生长胁迫环境中，种群生长、钙化和光合参数响应特征图7为实验期间不同光照和温度条件下颗石藻PLEUROCHRYSISSP种群生长特征，为研究种群在胁迫环境中的生长和各方面的特征，实验设LA组（10，25LX）进行研究分析，该培养条件不适合颗石藻PLEUROCHRYSISSP的生长。颗石藻在接种后的几天内细胞密度基本平衡在某一区间，并不出现大批量的生长繁殖。可见胁迫环境抑制颗石藻的生长繁殖，良好的环境才有利于颗石藻的正常生命活动。图7种群生长胁迫条件下颗石藻PLEUROCHRYSISSP种群生长特征LA（10，
33、25LX）（下箭头处为第六天对样品进行接种处理）0050005010150202534567891011时间/DAY单位细胞荧光度/104/CELLLAHG图8种群生长胁迫条件下（LA）与最适生长条件下（HG）颗石藻PLEUROCHRYSISSP钙化作用变化对比LA（10，25LX）、HG（25,5400LX）9研究种群生长胁迫条件下颗石藻PLEUROCHRYSISSP细胞表面钙化程度（图8）发现，单位细胞的钙化作用明显增加，表明生长胁迫条件下钙化作用还是正常进行的。培养初期，藻类细胞增殖较快，单位细胞的钙化率并不高，待细胞过度到稳定期，随着钙化作用的进行，单位细胞钙化率有所增加。001020
34、30405060708094567891011时间/DAY光化学量子产量051015202530354045细胞密度/104CELLS/MLFV/FMLAFV/FMHGLAHG00102030405060708094567891011时间/DAY光化学量子产量051015202530354045细胞密度/104CELLS/MLFV/FMLAFV/FMHGLAHG001020304050607080914567891011时间/DAY单位细胞叶绿素含量/104/CELLLAHG10图9种群生长胁迫条件下，颗石藻PLEUROCHRYSISSP光合参数的变化（FV/FM、FV/FM和NOD680OD
35、720）图9为颗石藻在生长胁迫条件下LA与最适条件下HG的光合参数变化对比，FV/FM、FV/FM略微下降，单位细胞叶绿素含量下降较快，细胞维持较高的光合作用潜力，与HG条件下的光合参数具有相当大的差距。当细胞内的温度过低，细胞内酶活性较低，细胞生长速率和光合作用效率均较低。种群增殖受胁迫的低温低光照环境中，光合和钙化的互逆关系尤为显著。低温光胁迫下，细胞分裂停滞，钙化作用加强。但是，从光合参数来看，较最适生长的光温环境而言，低温低光照环境下，颗石藻能维持高的光合潜力。从这个特征也说明了颗石藻能够在最适环境条件下，能够迅速实现种群的快速增殖。4讨论从实验结果分析可以得到，颗石藻PLEUROCH
36、RYSISSP是一种广温型分布于全球海域的藻类，SORROSA等【4】研究低温对EHUXLEYI生长的影响发现，EHUXLEYI最适生长温度为25，低温下（10以下）颗石藻没有种群增殖。而且藻类在度过低温适应期后，可以出现长时间的连续增殖，这一现象与颗石藻在高纬度的高光照低温环境中可形成高密度水华的特征吻合【5】。到底颗石藻的钙化作用与光合作用关系如何，这两个过程的生态学机制是什么对于颗石藻的生理生态学主要集中在对EHUXLEYI的研究。在此研究之前，有学者做过大量的实验证明颗石藻钙化作用与光合作用的相互关系，不同的种类两者的相关关系或是互逆、或是协同、或是不相关【6】【7】【8】。对EHUX
37、LEYI的研究表明，其光合作用依赖于钙化作用，钙化作用促进光合作用。研究者认为，钙化过程作为一个低消耗的有效途径直接为叶绿体提供CO2，增加了细胞壁内CO2的溶解，然后提高了进行光合作用的位点叶绿素中的CO2浓度【9】。另外，钙化作用能去除细胞多余的能量，因此可防止光合作用引起的伤害【10】。PAASCHE【11】对EHUXLEYI的研究中，当细胞在无钙的培养基中生长时，钙化作用停止，但光合作用却不受影响。同样地，非钙化NCELL能和钙化CCELL进行效率等同甚至更高的光合作用。HERFORT【12】认为光合作用并非依赖钙化作用，在实验中EHUXLEYI的钙化株与脱钙株的光合作用无显著差异。同
38、样，他采用阴离子交换载体抑制剂DIDS和SITS抑制钙化作用，其光合作用并不受影响。一种可能的解释是，颗石藻经过室内长期适应后，光合作用中碳的获取机制可能会有改变【13】。本实验中通过研究不同光照温度条件下颗石藻种群的生长特征，并比较不同光照或者温度下光合作用和钙化作用因素的改变，探究光合作用和钙化作用的相互关系。结果发现当保持最适温度，改变光照因素时和保持最适光照强度，改变温度因素时，光合作用和钙化作用都成互逆关系，而当颗石藻处于胁迫状态时，光合作用受阻，但是钙化作用增强。那么光合作用与钙化作用的耦合机制是如何的经研究发现，首先光合作用产生的能量可以驱动HCO3和钙离子的吸收，从而促进钙化作
39、用。反过来相应的钙化作用可以向光合作用提供必需的CO2和H（质子泵）【14】，用方程式表示CA22HCO3CACO3H2OCO2；CA2HCO3CACO3H通过本研究的分析，再一次的印证了颗石藻种属PLEUROCHRYSISSP光合作用与钙化作用互逆的关系。当然，影响钙化光合关系的因素还有很多，比如说CA2浓度、HCO3浓度【15】、PH、光合作用抑制剂【16】等，通过对藻类的全面研究，更好的了解颗石藻于自然的关系，并合理地进行开发利用。11参考文献【1】WESTBROEKP,YOUNGJR,LINSCHOOTENKCOCCOLITHPRODUCTIONBIOMINERALIZATIONINT
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41、Y,2005,72128133【5】周成旭,严小军,骆其君等低温和高温下颗石藻PLEUROCHRYSISCARTERAE种群生长特征及生化变化J生态学报2008,28（6）25872594【6】BALCHWM,EILPATRICKKCALCIFICATIONRATESINTHEEQUATORIALPACIFICALONG140NJDEEPSEARESEARCH,1995,43971993【7】NANIMER,MJMERRETTCALCIFICATIONRATEINEMILIANIAHUXLEYILOHMANNINRESPONSETOLIGHT,NITRATEANDAVAILABILITYOFI
42、NORGANICCARBONJNEWPHYTOL,1993,123673677【8】NIKOSLEONARDOS,BETSYREAD,BRENDATHAKEETALNOMECHANISTICDEPENDENCEOFPHOTOSYNTHESISINCALCIFICATIONINTHECOCCOLITHOPHORIDEMILIANIAHUXLEYIJPHYCOLOGICALSOCIETYOFAMERICA2009,4510461051【9】SIKESCS,ROERRD,WILBURKMPHOTOSYNTHESISANDCOCCOLITHFORMATIONINORGANICCARBONSOURCES
43、ANDNETINORGANICREACTIONOFDEPOSITIONJLIMNOLOGYANDOCEANOGRAPHY,1980,252248261【10】DELILLEB,HARLAYJ,ZONDERVANIETALRESPONSEOFPRIMARYPRODUCTIONANDCALCIFICATIONTOCHANGESOFPCO2DURINGEXPERIMENTALBLOOMSOFTHECOCCOLITHOPHORIDEMILIANIAHUXLEYIJGLOBALBIOGEOCHEMICALCYCLES,2005,19595605【11】PAASCHEEATRACERSTUDYOFTHEI
44、NORGANICCARBONUPTAKEDURINGCOCCOLITHFORMATIONANDPHOTOSYNTHESISINTHECOCCOLITHOPHORIDCOCCOLITHUSHUXLEYIJPHYSIOLPLANTARUMSUPPLEMENT,1964,3182【12】HERFORTL,THAKEB,ROBERTSJACQUISITIONANDUSEOFBICARBONATEBYEMILIANIAHUXLEYIJNEWPHYTOLOGIST20021563427436【13】BROWNLEEC,TAYLORACALCIFICATIONINCOCCOLITHOPHORESACELLULARPERSPECTIVEFROMMOLECULARPROCESSESTOGLOBALIMPACTCSPRINGERVERLAGBERLINHEIDELBERG,20043150【14】孙军,今生颗石藻的有机碳泵和碳酸盐反向泵J地球科学进展,2007,22（12）,12311239【15】吴庆余,白岩善博HCO3对海生颗石藻细胞表面钙化和CO2固定作用的研究J植物学报,1999,41（3）285289【16】余利红,郭厚良,徐旭东等光合抑制剂DCMU对异养生长蓝藻叶绿素合成的作用J水生生物学报,2002,26（1）102104
