本课题应用藻类光合生理和分子生物学方法对莱茵藻和条浒苔蛋白核的光合功能进行研究和分析,从而评估和确立蛋白核在藻类二氧化碳浓缩机制中的作用,以解决长期悬而未决藻类蛋白核光合功能和CCM机制问题,为今后开展大型海藻CCM机制研究和提高藻类光合作用速率和产量奠定理论研究和实际应用基础。
首次从纯系培养的条浒苔中分离纯化获得光合作用关键酶Rubisco,并制备了Rubisco抗体用于金标免疫电镜分子定位。实验结果显示条浒苔99%Rubisco集中在蛋白核中,进一步证明蛋白核具有光合作用和CCM功能;首次应用金标免疫电镜分子定位技术,发现光照、CO2浓度对Rubisco在蛋白核中的分布有很大影响,光照期间、低CO2浓度培养条件下,Rubisco倾向蛋白核内分布,黑暗期间、高CO2浓度培养条件下,Rubisco倾向蛋白核外分布;测定了条浒苔Rubisco总活性和初始活性,其活化率高达77.62%,光补偿点在25umol/m2os以下,光合速率饱和点为750umol/m2s,说明条浒苔是一种高光强、高光合速率海藻,具有高效生态修复作用的海藻;建立了条浒苔DNA和RNA分离提取方法,应用PCR技术,获得Rubisco大亚基部分片段。在此基础上,首次应用RACE方法获得了Rubisco大亚基cDNA序列,共有1430bp。首次应用基因步查和巢式PCR技术,获得了Rubisco全长基因,并进行了相关生物信息分析。其研究成果为进一步利用浒苔生物资源进行海洋富营养化生态修复奠定了基础。