成像流式细胞技术在藻类研究中的应用

论文摘要

成像流式细胞技术是一种将流式细胞仪的高通量和统计能力与显微镜成像特征相结合的技术,该技术克服了传统流式细胞技术的许多局限性,在评估复杂的浮游植物群落的组成和丰度、细胞大小结构测定、生物体积估算和有害藻类物种的检测等多个领域有广泛的应用前景。本研究主要从评估野外水样浮游植物群落的组成和丰度、实时观测实验室藻株生理生化特征以及通过不同染料判定海洋甲藻细胞在胁迫状态下程序性死亡的不同阶段等角度,实现了成像流式细胞技术在藻类研究中从宏观到微观,从野外到实验室不同层次的应用,解决了使用过程中的诸多技术难点问题。研究的主要结论如下:（1）通过对深圳大学文山湖两次水样中浮游植物的粒径和色素含量分布特征进行分析,可将文山湖中藻细胞分为6个种群,分别标记为R1、R2、R3、R4、R5、R6。其中R1、R2、R5、R6为形状单一的藻细胞群体,可分别判定为小型球状蓝藻、小型绿藻、丝状蓝藻棒胶藻（Rhabdogloea）、丝状蓝藻伪鱼腥藻（Pseudanabaena）;R3为细胞稍大,种类众多的藻细胞群体,其中包括蓝藻如平裂藻（Merismopediaceae）、色球藻（Chroococcus）、浮鞘丝藻（Planktolyngbya）等,也包括绿藻如栅藻（Scenedesmus）、盘星藻（Pediastrum）、卵囊藻（Oocystis）等;R4为藻细胞的碎片。不同藻细胞种群的色素含量和粒径分布各不相同,并随着外部环境的变化而变化。本实验结果为成像流式细胞技术在湖泊藻类监测中提供了参考依据。（2）在研究海洋经济微藻紫球藻（Porphyridium cruentum）的生长过程时,成像流式细胞仪提供了紫球藻单细胞图像及单细胞的各种参数。研究发现在不同的培养条件下（自然海水和人工海水培养基,不同光照强度）紫球藻平均粒径、叶绿素a（Chl-a）含量和藻红蛋白（PE）含量各有不同的分布趋势,结果表明自然海水和低光照(10μmol·m-2·s-1)培养条件更有利于Chl-a和PE的积累,而高光照(80μmol·m-2·s-1)能提高细胞的密度,且更能促进多糖的累积。本实验结果为优化紫球藻的培养条件和成像流式细胞技术在海洋经济微藻方面的研究提供了有价值的资料。（3）在研究海洋赤潮甲藻塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）的程序性死亡（Programmed cell death,PCD）过程中,成像流式细胞仪不仅提供了程序性死亡各阶段标志物的参数,还呈现出了每个状态下的细胞图像以及荧光在细胞中的具体位置,使结果更加精准。结果表明赤潮中分离的溶藻细菌6A1菌液上清液可诱导塔玛亚历山大藻进入程序性死亡,并且呈现浓度效应,5%处理组下藻细胞最高早凋率为56.80%,10%处理组下藻细胞最高早凋率为63.60%,并且该过程很有可能是由Caspase 3-like参与调节的。本实验结果从另外一个角度解释了溶藻机制,也为成像流式细胞仪在海洋有害微藻的程序性死亡方面的研究打下基础。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 成像流式细胞技术的原理

1.2 成像流式细胞技术在浮游藻类研究中的应用现状

1.2.1 成像流式细胞技术在评估浮游藻类群落组成中的研究进展

1.2.2 成像流式细胞技术在研究藻细胞粒径分布中的研究进展

1.2.3 成像流式细胞技术在有害藻华检测中的研究进展

1.2.4 成像流式细胞技术在研究浮游藻类生理特征中的研究进展

1.3 研究目的和技术路线

1.3.1 本研究的目的和意义

1.3.2 本研究主要内容

第2章湖泊藻类群落结构的快速监测

2.1 材料

2.2 方法

2.2.1 样品采集

2.2.2 样品预处理

2.2.3 数据采集

2.2.4 数据分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 浮游藻类的群落组成

2.3.2 各细胞种群图像及代表藻种显微图像对比

2.3.3 浮游藻类的细胞丰度

2.3.4 浮游藻类Chl-a分布

2.3.5 浮游藻类PE分布

2.3.6 浮游藻类粒径分布

2.3.7 气象要素对浮游藻类群落结构的影响

2.4 本章小结

第3章不同培养条件对紫球藻（Porphyridium cruentum）生理状态的影响

3.1 材料

3.1.1 仪器

3.1.2 试剂

3.1.3 藻种

3.1.4 培养基

3.2 方法

3.2.1 人工海水与自然海水培养基对紫球藻生长的影响

3.2.2 光照强度对紫球藻生长的影响

3.2.3 Chl-a含量的传统检测方法

3.2.4 胞外多糖含量的检测

3.2.5 数据采集

3.2.6 数据分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 海水培养基对紫球藻细胞数和细胞粒径的影响

3.3.2 海水培养基对紫球藻Chl-a含量的影响

3.3.3 海水培养基对紫球藻PE含量的影响

3.3.4 海水培养基对紫球藻胞外多糖含量的影响

3.3.5 光照强度对紫球藻细胞数和细胞粒径的影响

3.3.6 光照强度对紫球藻Chl-a含量的影响

3.3.7 光照强度对紫球藻PE含量的影响

3.3.8 光照强度对紫球藻胞外多糖含量的影响

3.4 本章小结

第4章海洋溶藻细菌诱导赤潮甲藻塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）程序性死亡的研究

4.1 材料

4.1.1 藻种

4.1.2 菌种

4.1.3 仪器与试剂

4.1.4 培养基

4.2 方法

4.2.1 细胞形态观察

4.2.2 细胞密度与Chl-a含量的检测

4.2.3 细胞膜磷脂酰丝氨酸（PS）和碘化丙啶（PI）检测

4.2.4 Caspase 3-like活性检测

4.2.5 数据采集

4.2.6 数据分析

4.3 结果与讨论

4.3.1 塔玛亚历山大藻的细胞形态

4.3.2 藻细胞密度和Chl-a含量的变化

4.3.3 细胞膜磷脂酰丝氨酸（PS）和碘化丙啶（PI）的变化

4.3.4 Caspase 3-like活性的变化

4.4 本章小结

第5章总结

5.1 主要研究结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴梓涵

导师: 陈辉蓉

关键词: 成像流式细胞仪,浮游藻类群落结构,紫球藻,塔玛亚历山大藻,细胞凋亡

来源: 深圳大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 深圳大学

分类号: Q949.2

总页数: 81

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