培养基成分对发状念珠藻细胞光合和呼吸的影响

6．4．4　培养基成分对发状念珠藻细胞光合和呼吸的影响

6．4．4．1　氮源种类

以硝酸钠为氮源时发状念珠藻细胞净光合速率最高，以硫酸铵为氮源时次之，而以尿素为氮源时发状念珠藻细胞净光合速率最低。发状念珠藻细胞在以尿素为氮源时真正光合速率比无氮培养时略有增加，但细胞的呼吸速率比无氮培养时增加了1．5倍，因此其净光合速率较无氮培养有明显降低（图6－5）。因此，尿素不适合用作发状念珠藻细胞培养的氮源。

图6－5　不同种类氮源下发状念珠藻细胞光合和呼吸速率（25℃，pH 7．0，100μmol· m^－2· s^－1）

发状念珠藻是固氮蓝细菌，可以不依赖化合态氮正常生长，但固氮作用要消耗大量能量。试验结果表明，培养基中添加硝酸钠或硫酸铵，发状念珠藻细胞光合速率较无氮培养时均有所增加，说明在有一定浓度化合态氮存在的情况下发状念珠藻细胞光合效率更高。因此，培养发状念珠藻细胞时培养基中添加化合态氮，不仅可以避免固氮作用对能量的消耗，还能提高细胞的光合速率，促进细胞的生长。由于硝酸钠为氮源时发状念珠藻细胞净光合速率较硫酸铵为氮源时高24%，因此，硝酸钠更适合作为发状念珠藻细胞培养的氮源。

6．4．4．2　硝酸钠浓度对发状念珠藻细胞光合和呼吸的影响

硝酸钠浓度为0．5g· L^－1～1．5g· L^－1时发状念珠藻细胞的净光合速率与无氮培养条件下无明显差异，之后随着硝酸钠的浓度的增加，细胞的净光合速率略有增加，在浓度为2．5g· L^－1时达到最大值148．9μmol· mg Chl^－1· h^－1，其后净光合速率基本保持稳定。硝酸钠的浓度对呼吸作用无明显影响（图6－6）。

图6－6　不同硝酸钠浓度下发状念珠藻光合和呼吸速率（25℃，pH 7．0，100μmol· m^－2· s^－1）

6．4．4．3　磷酸盐浓度对发状念珠藻细胞光合和呼吸作用的影响

BG11培养基中去除磷酸氢二钾，代之以等摩尔K^＋浓度的氯化钾，制成无磷培养基。发状念珠藻细胞接种于无磷培养基中培养10天，离心收集，分别接种于含不同浓度磷酸氢二钠的BG11培养基中，继续培养24小时，100μmol· m^－2· s^－1光照强度下测定细胞光合和呼吸速率。

无磷酸盐培养基中发状念珠藻细胞净光合速率为91．7μmol· mgChl^－1· h^－1。磷酸氢二钠浓度为0～1．75mmol· L^－1时细胞净光合速率随磷酸氢二钠浓度增加而升高，之后基本稳定在135μmol· mgChl^－1· h^－1～145μmol· mgChl^－1· h^－1水平。呼吸作用的变化与光合作用相似，在磷酸氢二钠浓度大于1．75mmol· L^－1后，呼吸速率不再增加（图6－7）。

图6－7　不同磷酸盐浓度下发状念珠藻细胞光合和呼吸作用（25℃，pH 7．0，100μmol· m^－2· s^－1）

磷酸盐对发状念珠藻细胞的光合和呼吸作用均有显著影响。当培养基中加入0．175mmol· L^－1磷酸盐（标准BG11培养基磷酸盐浓度）时，细胞的净光合速率和呼吸速率较无磷培养基中分别提高了30．8%和70．8%，当磷酸盐浓度进一步增加到标准BG11培养基中磷酸盐浓度的10倍时，细胞净光合速率和呼吸速率又分别提高13．7%和18．5%。磷是核酸和某些蛋白质的组成成分，并参与能量的传递，因此是一类重要的营养物质。在无磷培养基中，发状念珠藻细胞仍具有一定的光合和呼吸作用，其原因可能是发状念珠藻细胞质中具有的多聚磷颗粒，在磷限制环境中，可以保持磷元素的供应，维持一定时间的生长。

6．4．4．4　钾盐浓度对发状念珠藻细胞光合和呼吸的影响

BG11培养基中去除磷酸氢二钾，代之以等摩尔PO₄^－3浓度的磷酸氢二钠，制成无钾培养基。发状念珠藻细胞接种于无钾培养基中培养10天，离心收集，分别接种于含不同浓度氯化钾的BG11培养基中，继续培养24小时，100μmol· m^－2· s^－1光照强度下测定细胞光合和呼吸速率。

在无钾培养基中，细胞净光合速率为104．1μmol· mgChl^－1· h^－1，添加0．35 mmol／ L KCl（标准BG11培养基钾盐浓度）后，细胞净光合速率上升到119．7μmol· mgChl^－1· h^－1，其后KCl浓度的升高并未导致细胞净光合速率的明显改变，净光合速率基本稳定在120μmol· mgChl^－1· h^－1左右。呼吸速率随KCl浓度的升高而略有增加，但变化并不显著（图6－8）。与磷酸盐相比，钾盐浓度的变化对发状念珠藻细胞光合和呼吸作用的影响并不显著。