微(wei)藻(zao)光(guang)生物(wu)學(xue)研(yan)究(jiu)案例(li)

 光(guang)是影響(xiang)植(zhi)物(wu)/藻(zao)類(lei)生長(chang)發(fa)育(yu)最重(zhong)要(yao)的(de)環境因子(zi)之壹(yi),是植物(wu)/藻(zao)類(lei)進行(xing)光(guang)合作用的(de)原初(chu)動(dong)力(li)，光(guang)能不(bu)足(zu)會限(xian)制(zhi)光(guang)合作用的(de)發(fa)生，而(er)過多(duo)的(de)光(guang)能則會導致光(guang)抑制(zhi)。光(guang)質、光(guang)強、光(guang)照時(shi)間(jian)等(deng)都(dou)會對植(zhi)物(wu)/藻(zao)類(lei)產(chan)生影(ying)響(xiang)，主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在光(guang)形態建(jian)成(cheng)、生化(hua)成分(fen)含量(liang)、生理(li)特性(xing)及生長(chang)發(fa)育(yu)等(deng)方(fang)面(mian)。

1. Nature plants：通(tong)過實(shi)驗(yan)室(shi)適應進化(hua)（ALE）增(zeng)強(qiang)在高光(guang)下(xia)的(de)光(guang)合作用

光(guang)合作用很容(rong)易受(shou)到強光(guang)(HL)水平的(de)損害，光(guang)合生物(wu)已經(jing)進化(hua)出各(ge)種機制(zhi)來(lai)應對(dui)高光(guang)脅迫。Dann等(deng)人(ren)通(tong)過實(shi)驗(yan)室(shi)適應進化(hua)（ALE）顯著(zhu)提高了(le)藍藻(zao)集胞(bao)藻的(de)耐(nai)光(guang)性。通(tong)過MC 1000多(duo)通(tong)道藻(zao)類培(pei)養與(yu)在線監(jian)測系(xi)統對(dui)藻(zao)液培(pei)養，同時(shi)使(shi)用Fluorcam葉綠(lv)熒(ying)光(guang)成像(xiang)系(xi)統測(ce)量(liang)了(le)F0等(deng)多(duo)個(ge)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)參數。通(tong)過反復突變和增(zeng)加光(guang)照強(qiang)度，篩(shai)選了(le)能夠(gou)在*光(guang)強下(xia)生長(chang)的(de)菌(jun)株。

2. Plant & cell physiology：波(bo)動(dong)光(guang)對微(wei)擬(ni)球(qiu)藻光(guang)合作用的(de)影響(xiang)

Bellan等(deng)人(ren)在“波動(dong)光(guang)對微(wei)擬(ni)球(qiu)藻光(guang)合作用的(de)影響(xiang)"研(yan)究(jiu)中，通(tong)過MC 1000多(duo)通(tong)道藻(zao)類培(pei)養與(yu)在線監(jian)測系(xi)統，控(kong)制(zhi)微擬(ni)球(qiu)藻生長(chang)溫(wen)度為21℃，通(tong)過設置(zhi)不(bu)同的(de)光(guang)強和(he)光(guang)周期模(mo)擬(ni)波動(dong)光(guang)，進而研究(jiu)其對微(wei)擬(ni)球(qiu)藻的(de)影響(xiang)，結(jie)果發(fa)現暴(bao)露(lu)在快(kuai)速波(bo)動(dong)光(guang)環境下(xia)的(de)微擬(ni)球(qiu)藻，其生長(chang)和光(guang)合電子傳遞顯著(zhu)下(xia)降，而(er)非(fei)光(guang)化(hua)學淬(cui)滅(mie)（NPQ）變化(hua)不(bu)明顯。

3.Journal of Biotechnology：lhcsr對(dui)萊(lai)茵衣(yi)藻(zao)氧化(hua)應激(ji)和光(guang)利用效(xiao)率(lv)的(de)影響(xiang)

Barera等(deng)人(ren)，在“lhcsr對萊(lai)茵衣(yi)藻(zao)氧化(hua)應激(ji)和光(guang)利用效(xiao)率(lv)的(de)影響(xiang)"研(yan)究(jiu)中，通(tong)過MC 1000多(duo)通(tong)道藻(zao)類培(pei)養與(yu)在線監(jian)測系(xi)統，控(kong)制(zhi)萊(lai)茵衣(yi)藻(zao)生長(chang)溫(wen)度為25℃，光(guang)照時(shi)長(chang)16h，黑暗(an)8 h來(lai)模(mo)擬(ni)壹(yi)天(tian)中(zhong)光(guang)照變化(hua)，並(bing)實(shi)時(shi)監(jian)測其生長(chang)變化(hua)（OD720）。通(tong)過Fluorcam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成像(xiang)系(xi)統測(ce)量(liang)Fv/Fm，結(jie)果(guo)發(fa)現缺(que)乏LHCSR1和LHCSR3的(de)萊(lai)茵衣(yi)藻(zao)，在強光(guang)下(xia)產生O

₂的(de)速率(lv)明顯更(geng)高，同時(shi)伴有增(zeng)強(qiang)的(de)單(dan)重態氧(yang)釋(shi)放和PSII光(guang)損傷，突(tu)變株的(de)生物(wu)量(liang)僅(jin)在間斷性光(guang)照條(tiao)件(jian)下(xia)有所延遲。

 MC1000 多(duo)通(tong)道藻(zao)類培(pei)養與(yu)在線監(jian)測系(xi)統由(you)8個(ge)100ml藻類(lei)培(pei)養試管(guan)、水浴(yu)控(kong)溫(wen)系(xi)統、LEDs光(guang)源控(kong)制(zhi)系(xi)統（每(mei)個(ge)培(pei)養試管(guan)均(jun)可(ke)單(dan)獨調(tiao)控(kong)）及光(guang)密(mi)度在線監(jian)測系(xi)統等(deng)組(zu)成，在藻類(lei)培(pei)養與(yu)控制(zhi)實(shi)驗(yan)、梯度對(dui)比(bi)實(shi)驗(yan)等(deng)方(fang)面(mian)受到越來(lai)越多(duo)科(ke)研(yan)人(ren)員的(de)青睞。

 Fluorcam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成像(xiang)系(xi)統，是將PAM葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)技術(shu)與(yu)CCD技術(shu)結合(he)的(de)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成像(xiang)系(xi)統，也(ye)是目前(qian)使(shi)用(yong)廣、種類全面(mian)、發(fa)表論文(wen)最(zui)多(duo)的(de)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成像(xiang)系(xi)統。廣泛(fan)應(ying)用於(yu)植(zhi)物(wu)/藻(zao)類(lei)光(guang)合生理(li)生態、植(zhi)物(wu)/藻(zao)類(lei)逆(ni)境脅迫生理(li)與(yu)易感(gan)性、氣孔功能、植物(wu)/藻(zao)類(lei)環(huan)境如重(zhong)金屬汙(wu)染(ran)響(xiang)應(ying)與(yu)生物(wu)檢(jian)測、植(zhi)物(wu)/藻(zao)類(lei)抗(kang)性檢(jian)測與(yu)篩(shai)選、作物(wu)育(yu)種、Phenotyping等(deng)研(yan)究(jiu)。


參考文(wen)獻(xian)：

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.