潮间带大型海藻孔石莼叶黄素循环机制研究
批准号:
41376164
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
王广策
依托单位:
学科分类:
D0604.生物海洋学与海洋生物资源
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
解修俊、彭光、顾文辉、韦一凡、伍松翠、王辉、苏海霞
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中文摘要
潮间带是海洋生物登陆进化为陆地生物的重要场所,大部分栖息在潮间带的大型海藻在退潮时处于严酷胁迫环境中,其中藻体利用叶黄素循环进行光保护是海藻抗逆研究的热点。叶黄素循环包括二种关键酶:脱环氧酶(VDE)和环氧酶(ZEP),其中VDE是调控叶黄素循环的关键。一般认为,VDE只在光照条件下才有活性。然而,我们的前期研究表明,潮间带大型海藻孔石莼VDE在黑暗时仍有较强活性。为此,本项目以孔石莼为对象,利用不同的专一性抑制剂,首先分别抑制光合线性电子传递、环式电子传递和叶绿体呼吸等,然后再分别抑制ZEP和VDE活性,以阐明电子传递与VDE和ZEP之间的协同关系;分离处于不同状态的孔石莼类囊体膜尤其是LHCII复合体,研究VDE和ZEP与类囊体膜的结合情况,解析叶黄素循环调控机制。同时,比较分析不同进化程度物种的叶黄素循环,阐释其演化过程。本项目的完成将可以明确孔石莼叶黄素循环机制及调控规律。
英文摘要
Coastal intertidal zone is a crucial place for living organisms landing from the marine to the terrestrial habitat. Most of the macro-algae inhabiting in intertidal zone frequently endure harsh abiotic stress during low tide. Xanthophyll cycle, which is used by these organisms to protect them against potential photodamages, is one of the focus among the field of studying the stress tolerance of algae. Xanthophyll cycle is composed of two key enzymes, violaxanthin de-epoxidase (VDE) and zeaxanthin epoxidase (ZEP), and the VDE has a pivotal role in the regulation of xanthophyll cycle. It is generally accepted that the illumination is required for the catalytic activities of VDE. However, our previous work with intertidal macro-alga, Ulva pertusa, shows that the VDE remains active under darkness. Therefore, Ulva pertusa would be used in this project to investigate the coordinating relationships between electron flows along the thylakoid membrane and the activities of the enzymes VDE and ZEP by applying a variety of specific metabolic inhibitors to inhibit photosynthetic linear electron flow, cyclic electron flow around PSI and chlororespiration, respectively, and then to inhibit the activities of VDE and ZEP, respectively. The results would be comprehensively analyzed by comparison with those obtained from other photosynthetic organisms of different degrees of evolution. Meanwhile, examine the content of VDE and ZEP combined with thylakoid membrane, especially LHCII complex, of the Ulva pertusa treated with various levels of illumination. The purpose of this project is to elucidate the regulation mechanisms of xanthophyll cycle in intertidal macro-alga Ulva pertusa, and to track the evolution process of xanthophyll cycle.
潮间带大型海藻周期性经历多种环境胁迫,由光能过剩所造成的氧化性胁迫是其中关键的一种。潮间带大型海藻能通过叶黄素循环耗散过剩的光能,然而其调控机制与高等植物明显不同。本项目中,我们以潮间带常见大型绿藻——石蒓为主要研究对象,首先通过特异性光合电子传递抑制剂研究了光合电子传递与叶黄素循环调控之间的关系,研究结果表明石蒓(Ulva sp.)叶黄素循环中的关键酶紫黄素脱环氧酶(VDE)在低光下也具有活性,抑制叶黄素循环的逆向反应酶玉米黄素环氧化酶(ZEP)后,即便是在低光下石蒓藻体内也能积累玉米黄素(Zx),Zx的积累与光强呈正相关,线性电子传递、环式电子传递、以及叶绿体呼吸等类囊体膜上电子传递介导的跨膜质子转运都能激活VDE。其次,研究结果还表明在低光下干出能激活孔石蒓(Ulva pertusa)的叶黄素循环,在严重脱水后细胞内积累玉米黄素,这种玉米黄素的积累与光合电子传递无关,我们认为类囊体腔在干出时收缩可能是诱导Zx积累的原因。通过测定Ulva prolifera在不同CO2浓度下光合作用的变化,我们发现无论是在正常条件下还是在适度失水或盐度胁迫条件下,U. prolifera的PSII活性都随着大气中CO2浓度的增加而显著增强。结果表明U. prolifera藻体即使经受适度的胁迫,依然可以直接利用空气中的CO2作为碳源进行固碳,形成生物量,这或许是漂浮U. prolifera在绿潮爆发时生物量大量积累的原因之一。最后,我们选择二次吞噬类海藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)作为实验材料,研究了另一种叶黄素循环——硅甲藻黄素循环响应高光胁迫时的调控机制。本项目共发表SCI研究论文10篇,培养博士研究生6名,硕士研究生2名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
G6PDH activity highlights the operation of the cyclic electron flow around PSI in Physcomitrella patens during salt stress.
G6PDH 活性凸显了盐胁迫期间小立碗藓 PSI 周围循环电子流的运作
DOI:10.1038/srep21245
发表时间:2016-02-18
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Gao S;Zheng Z;Huan L;Wang G
通讯作者:Wang G
DOI:10.1111/pre.12131
发表时间:2016
期刊:PHYCOLOGICAL RESEARCH
影响因子:1.5
作者:Yu Ruixue;Lin Apeng;Xie Xiujun;Wang Hui;Zhang Fu;Liu Guangzhou;Wang Guangce;Lin Cunguo
通讯作者:Lin Cunguo
Photosynthetic responses of the low intertidal macroalga Sargassum fusiforme (Sargassaceae) to saline stress
低潮间带大型藻类马尾藻(马尾藻科)对盐胁迫的光合反应
DOI:10.1007/s11099-015-0181-7
发表时间:2016-09
期刊:PHOTOSYNTHETICA
影响因子:2.7
作者:Gao S.;Huan L.;Lu X. -P.;Jin W. -H.;Wang X. -L.;Wu M. -J.;Wang G. -C.
通讯作者:Wang G. -C.
DOI:10.1007/s00343-017-5340-1
发表时间:2017-01
期刊:Chinese Journal of Oceanology and Limnology
影响因子:--
作者:Xulei Wang;Bangmei Xia;Antonella Bottalico;Guangce Wang
通讯作者:Guangce Wang
DOI:10.1111/tpj.13764
发表时间:2018
期刊:The Plant Journal
影响因子:--
作者:Zhenbing Zheng;Shan Gao;Li Huan;Guangce Wang
通讯作者:Zhenbing Zheng;Shan Gao;Li Huan;Guangce Wang
海洋硅藻PGR5/PGRL1蛋白感知和适应波动光的作用机制研究
- 批准号:42276146
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王广策
- 依托单位:
条斑紫菜孢子体和配子体CO2浓缩机制(CCM)的比较分析
- 批准号:41876163
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:王广策
- 依托单位:
潮间带海藻登陆进化过程中环式电子传递与磷酸戊糖途径的协同关系研究
- 批准号:41676157
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:71.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:王广策
- 依托单位:
浒苔光合环式电子传递相关超分子复合体的分离及功能分析
- 批准号:41176137
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:71.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:王广策
- 依托单位:
藓羽藻原生质自组合团聚机制及细胞器相互作用的研究
- 批准号:30970302
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:王广策
- 依托单位:
坛紫菜不同世代光合碳同化途径的比较分析
- 批准号:30830015
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:170.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:王广策
- 依托单位:
应用全细胞荧光原位杂交(FISH)技术对主要赤潮微藻定性和定量的研究
- 批准号:40476059
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:33.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:王广策
- 依托单位:
特定生境海洋生物的共生及光合真核生物的起源与演化
- 批准号:30250003
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:王广策
- 依托单位:
条斑紫菜一些糖酵解酶基因的筛选及其表达分析
- 批准号:30170499
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:17.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:王广策
- 依托单位:
海藻光合作用捕光色素蛋白-藻红蛋白γ亚基功能的研究
- 批准号:39700010
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:11.5万元
- 批准年份:1997
- 负责人:王广策
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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