几种微藻的空间生物学效应及其分子机制

本研究利用返回式科学实验卫星对9种微藻进行了空间搭载试验。通过对返地样品的进一步分析，发现藻类对空间飞行环境具有很强的适应能力。这种适应主要表现在两个方面：①在搭载的藻类材料中，绝大多数都能在空间环境中生存与生长，并且一些种类在空间环境中表现出生长增强效应，固定化藻细胞较液体培养及固体Agar培养的藻细胞表现得更为明显。②在对稻田鱼腥藻的空间搭载及再搭载实验中，发现了高固氮酶活性变异株—AoSR16和AoSR16-17，它们是空间效应的适应性表现形式。将具有高固氮酶活性的空间返地单克隆株（AoSR16）进行空间回复搭载，并对返地样品进行单克隆分离，结果再次出现了性状分离现象，即一些克隆株回复到出发株的固氮酶活性水平，一些则保持高固氮酶活性（如 AoSR16-17）。对高固氮酶活性单克隆株进行近两年的保持培养后，有的克隆株（如 AoSR16-17，AoSR16-47 等）继续保持高固氮酶活性，而有的克隆株（如 AoSR16-32等）则恢复到出发株的固氮酶水平。对AoSR16-17与初始出发株（Original strain）进行了包括形态结构、生理生化及遗传特性的比较分析，结果表明：AoSR16-17的藻丝体相对较长，细胞壁较薄，脂质体数目减小；氮代谢活性与代谢途径及其储藏物和分泌物的情况均发现了变化。高固氮酶活性变异株固定的氮在地面培养时除用于正常生长外，同时以藻胆蛋白累积和以氨的形式处排；而在微重力环境中则主要用于促进生长。运用120个10个核苷酸随机引物的RAPD分析，对AoSR16-17和初始出发株的基因组DNA进行了多态性研究，发现在扩增出的500多条带中，有4条带在AoSR16-17和初始出发株之间表现出多态性。回收4条差异带，用凝胶PCR扩增，再经DNA纯化系统分离，得到了纯的差异带，对基进一步的分析正在进行中。通过回转器模拟微重力刺激实验，发现在微重力刺激下，杜氏盐藻细胞甘油含量增加，H~+分泌速率加快，膜磷脂与膜蛋白比率下降，质膜（PM）H~+-ATPase活性升高。并在此基础上进一步通过抑制剂与激活剂实验及其分析结果，构建了藻类对微重力刺激感受、传导与中央委员应的初步模型。结果表明：细胞质膜是盐生杜氏藻细胞主要微重力感受体；膜磷脂/蛋白、PM H~+-ATPase、膜电位、Ca~(2+)及钙调蛋白在其信号传导与响应过程中起到重要的作用

空间环境导致的藻类生物学效应

藻类空间生物学效应研究目前已从“发现效应”（第一阶段）转入到“揭示效应的分子机理”（第二阶段）的新阶段，涉及的研究层次包括种群、群体、个体、组织细胞和分子的各个方面．本文拟就空间环境导致的藻类生物学效应研究作一综述

两相法分离玉米幼苗叶片生长部位质膜

以玉米幼叶生长部位为材料，通过水溶性多聚物ＰＥＧ４０００／ＤｅｘｔｒａｎＴ５００构成的两相系统，对玉米幼叶生长部位质膜进行了分离。结果表明，由ＰＥＧ４０００６．２％、ＤｅｘｔｒａｎＴ５００６．２％、ＫＣｌ５ｍｍｏｌ／Ｌ、磷酸缓冲液ｐＨ７．８４ｍｍｏｌ／Ｌ、蔗糖８．５％构成的两相系统最适宜分离玉米幼叶生长部位质膜。经过三次相分配后，质膜在上相中的分配率达８５％以上。经－０．４ＭＰａ胁迫处理２４ｈ后的材料在上述两相系统中分配时，其质膜、叶绿体膜、线粒体膜在上相中的分配率均稍有下降，内质网膜、液泡膜则稍有增加

两相法分离玉米幼苗叶片生长部位质膜

以玉米幼叶生长部位为材料，通过水溶性多聚物ＰＥＧ４０００／Ｄｅｘｔｒａｎ Ｔ５００构成的两相系统，对玉米幼叶生长部位质膜进行了分离。结果表明，由ＰＥＧ４０００６．２％、Ｄｅｘｔｒａｎ Ｔ５００６．３％，ＫＣｌ５ｍｍｏｌ／Ｌ、磷酸缓冲液ｐＨ７．８４ｍｍｏｌ／Ｌ、蔗糖８．５％构成后两相系统最适宜分离玉米幼叶生长部位质膜。经过三次相分配后，质膜上相中的分配率达８５％以上。经－０．４ＭＰａ胁迫处理２４ｈ

盐生杜氏藻细胞对回转器模拟微重力刺激的反应

通过回转器模拟微重力刺激实验 ,以盐生杜氏藻为试验材料 ,发现在微重力刺激下 ,盐生杜氏藻细胞及其生理生化特性发生了一系列的变化 .具体表现为甘油含量增加 ;H+分泌速率加快 ;膜磷脂与膜蛋白比率下降 ;质膜 (PM )H+ ATPase活性升高等 .这些变化表明 ,微重力环境对藻类来说是一个耗能胁迫环境 .微重力对藻细胞代谢特性的影响可能是通过次级的水分胁迫而产生

稻田鱼腥藻空间搭载与回复搭载克隆株间代谢特性的比较研究

本文对具有高固氮酶活性空间返地单克隆株（AoSR16）、回复搭载返地克隆株（AoSR16—17）与原始出发株间的代谢特性进行了比较分析．结果表明，三者在生长特性、光合和呼吸活性、固氮酶活性，藻胆蛋白累积与氨分泌等方面均表现出不同程度的差异．空间环境导致的稻田鱼腥藻代谢变化是藻类对空间环境的一种适应形式．同时，我们发现空间飞行导致的高固氮酶活性藻株经地面保持培养后表现出二种不同的效应，即可回复的表型效应和可遗传的稳定效应

微藻在空间飞行环境中的生存与适应

利用返回式科学实验卫星对9种微藻进行了空间搭载实验．通过对返地样品的进一步分析，发现微藻对空间飞行环境有较强的适应能力．主要表现在几个方面：（1）在搭载的9种材料中，7种材料都能在空间环境中生存与生长，并且一些种类在空间环境中表现出生长增强效应，固定化藻细胞比液体培养及固体琼脂培养的藻细胞表现得更为明显．（2）在对稻田鱼腥藻的空间搭载及回复搭载中，发现了具有高固氮酶活性变异株AoSR16及其再搭载克隆株，它们是空间效应的适应性表现形式．（3）不同藻类及同一藻种的不同个体对空间飞行环境的适应是不完全相同的

空间飞行对稻田鱼腥藻遗传特性的影响

通过对具有高固氮酶活性的稻田鱼腥藻返地克隆株（ＡｏＳＲ１６）的回复再搭载及其返地样品的单克隆实验，发现空间飞行环境能导致该藻株再次出现性状分离现象，即部分单克隆株仍保持高固氮酶活性（如ＡｏＳＲ１６－１７），而另一部分单克隆株则回复到原始出发株（ＡｎａｂａｅｎａｏｒｙｚａＨＢ２３）的固氮酶活性水平。对ＡｏＳＲ１６－１７进行近两年的地面保持培养发现，这种高固氮酶活性的性状是可以遗传的。进一步通过ＲＡＰＤ分析方法，运用１２０个１０核苷酸随机引物对ＡｏＳＲ１６－１７和原始出发株的基因组ＤＮＡ进行多态性研究，结果