藻类耐高温胁迫分子机理的研究进展【文献综述】

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1、毕业论文文献综述生物技术藻类耐高温胁迫分子机理的研究进展摘要：藻类生活的特殊的水体环境使其有着独特的抗逆机制。近年来由于环境恶化而导致的全球海洋温度升高已经严重威胁着藻类养殖业的健康发展。本文从活性氧胁迫及抗氧化系统、信号转导系统和热激蛋白三个方面对藻类耐高温胁迫的分子机理做了综述，并介绍了相关方面的最新研究成果，以期为今后关于这方面的研究提供参考。关键词：藻类；高温胁迫；活性氧（ROS）；分子机理以紫菜、海带为代表的大型经济海藻不但维持着海洋生态系统的平衡，而且是重要的食品、药物、工业化工原料的来源，藻类栽培业作为我国水产养殖业的支柱之一，近年来由于环境恶化而导致

2、的全球海洋温度升高已对其健康发展造成了严重威胁。究其本质，是由于高温胁迫引发了藻类一系列生理生化变化，最后导致整个植株质变，并走向死亡。深入了解藻类的耐高温机理对全面藻类健康养殖并进行抗逆品种培育有着重要意义。在植物中的大量研究表明，活性氧胁迫及抗氧化系统、信号转导系统、热激蛋白等在植物高温胁迫应答过程中起重要作用，藻类中也有相关研究报道，杨锐等（2007）研究了坛紫菜的耐高温机理，推测其对热胁迫应答的可能模式为:热胁迫→活性氧(ROS)上升→细胞感受到过量的ROS信号，并传递、转导→渗透压调节系统和自由基清除非酶促保护系统迅速反应，并伴随hsp70等功能基因的表达

3、。1活性氧胁迫及抗氧化系统有氧代谢是大多数植物生存所必须的，植物将氧气还原成水，为植物的生长和发育提供能量。但还原过程不完全时，就会产生一类化学性质活泼，氧化能力极强的含氧物质：H2O2、单线态氧和羟自由基等，即通常说的活性氧（ReactiveOxygenSpecies，ROS）。ROS是所有需氧生物代谢过程中不可避免的产物。在正常生长条件下，植物细胞内活性氧自由基的产生与清除处于动态平衡状态。当外界条件如温度、盐度等急剧变化时，这种平衡就会被破坏，致使活性氧自由基大量积累，进一步形成氧化损伤，随着胁迫时间的延长，有可能导致植株死亡。从本质上讲，活性氧代谢的失调是植

4、物逆境伤害的共同机理之一（MahalingamandFedoroff,2003）。在长期的进化过程中，植物自身形成了一整套完备的ROS防护机制，从而免于被ROS伤害，这就是植物抗氧化系统，包括酶促和非酶促两类。在植物的抗逆研究中，越来越多的学者将目光转移到抗氧化系统的研究。1.1酶促抗氧化系统植物体内酶促抗氧化系统包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、还原型抗坏血酸过氧化物酶（ASP）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、谷胱甘肽还原酶（GR）等。SOD在ROS的清除系统中发挥着特别重要的作用，是植物体内清除ROS系统的第一道防线，在保

5、护系统中处于核心的地位（马旭俊，朱大海，2003）。其主要功能是清除O2－，催化反应为：2O2－+2H→H2O2+O2。CAT和POD清除生物体内的H2O2，其催化反应为：2H2O2→2H2O+O2。GPX构成了利用谷胱甘肽来减少H2O2、脂质氢过氧化物和其他氢过氧化物的另一个酶家族。抗坏血酸过氧化物酶（APX），脱氢抗坏血酸还原酶（dehydroascorbatereducetase，MDAR），单脱氢抗坏血酸还原酶（monodehydroascorbatereductase，MDAR）和谷胱甘肽还原酶（glutathionereductase，GR），以及2种小

6、分子量的物质（AsA和谷胱甘肽）共同组成叶绿体中的抗坏血酸（AsA）/谷胱甘肽循环，是清除活性氧的主要系统。此外，还有硫氧还蛋白和硫氧还蛋白还原酶系统。1.2非酶促抗氧化系统非酶促抗氧化系统主要是指植物体内所含的抗氧化物质。目前，发现植物体内抗氧化物质主要包括抗坏血酸（ASA），α-生育酚（VE）、维生素C、甘露醇、还原性谷胱甘肽（GSH）、类胡萝卜素等。这些物质既可直接同ROS反应，将其还原，又可作为酶的底物在ROS的清除中发挥重要作用（杜秀敏等，2001）。抗坏血酸和谷胱甘肽参与了植物细胞中抗氧化剂的再生过程。还原型谷胱甘肽作为还原剂参与抗坏血酸的再生，产生的氧

7、化型谷胱甘肽可以通过谷胱甘肽还原酶得到还原。抗坏血酸则在α-生育酚和玉米黄质的再生循环中充当还原剂。维生素C能有效地清除O2H和H2O2，提高SOD和POD活性，类胡萝卜素是植物体内最重要的O2-猝灭剂，从而保护细胞膜系统，特别是叶绿体光合膜系统。1.3藻类抗氧化系统研究进展由于目前的研究多集中在高等植物上，对海藻的研究则相对较少，但是，藻类的活性氧清除机理和高等植物极其相似，因此，高等植物的抗氧化研究同样适用于藻类。谢荣等（2001）检测了ROS对3种海洋微藻生长的影响，发现低浓度的ROS可以提高藻细胞的SOD活性，说明其可能试图通过增加SOD等抗氧化系统成分