（环境科学专业论文）浮游藻类细胞脂类分子及其碳稳定同位素组成研究.pdf

g g m lc e l l 和2 2g g m lc e l l 。暗培养条件下，除了1 8 ：0 浓度变化不大外，微藻的 其它脂肪酸均随着时间延长明显降低。等鞭金藻3 0 1 2 细胞1 6 ：1 、1 6 ：0 和2 0 ：5 在 暗培养阶段浓度分别由1 0 4 、5 5 和5 6g g m lc e l l 下降为o 3 、1 0 和o 1p g m lc e l l ： 裸甲藻细胞1 6 ：0 、1 8 ：4 和2 2 ：6 浓度则分别从3 3 、3 0 和2 2g g m lc e l l 下降为o 7 、 o 1 和0 0r t g m lc e l l 。此外光培养条件下，植醇主要在指数生长期迅速增g l ( 等鞭 金藻3 0 1 2 和裸甲藻中分别增加了0 4 和0 3r t g m lc e l l ) ，而大部分甾醇化合物则 主要在静止期生成。暗培养条件下，等鞭金藻3 0 1 2 主要的甾醇化合物2 9 a 5 2 2 和3 1 5 浓度随着时间延长有所增加，在o 1 0 d 分别从0 8 和1 7g g m lc e l l 增大 到1 3 和3 5i _ t g m lc e l l ；而裸甲藻主要的甾醇化合物2 8 a 5 2 2 则从暗培养的第2d 浓度迅速下降，暗培养结束时降为o 1i t g m lc e l l 。 3 氧化和还原条件下微藻脂类化合物组成的变化规律 有氧和厌氧条件下微藻脂类分子降解行为不同。1 6 ：0 和c 1 8 o 的降解在有氧 和厌氧条件下差别不大，2 0 ：5 在厌氧条件下的降解明显大于有氧降解。甾醇化合 物在有氧和厌氧条件下的降解速率也明显不同，厌氧降解大于有氧降解。此外， 等鞭金藻3 0 1 21 6 ：l 和2 0 ：5 在有氧和厌氧条件下降解速率均明显大于1 6 ：0 和 6 1 8 ：o 。 4 微藻在不同培养期细胞膜和胞内脂肪酸分子及其碳稳定同位素组成 光培养条件下，微藻在指数生长期主要的脂类为构成膜结构的膜脂，在静止 期用于储藏能量的胞内脂肪酸明显增长。不同生长期微藻膜脂肪酸和胞内脂肪酸 组成不同。指数生长期，等鞭金藻3 0 1 2 含量最高的膜脂肪酸为2 0 ：5 ( 2 8 9 ) ，裸 甲藻膜脂肪酸中1 8 ：4 含量最高( 2 3 9 ) ；静止期，等鞭金藻3 0 1 2 膜脂肪酸中2 2 ：6 为主要脂肪酸，但1 8 ：4 ( 1 4 6 ) 仍为裸甲藻中含量最高的膜脂肪酸。此外，从指 数期到静止期，胞膜和胞内脂肪酸分子的6 1 3 c 均降低。等毂金藻3 0 1 2 膜脂肪酸 分子中，除了2 0 ：5 的6 1 3 c 变化不大外，其它分子的6 1 3 c 减少范围在2 5 ，而 分布在裸甲藻膜脂中的1 6 ：0 和胞内脂中的1 4 ：0 的6 1 3 c 降低范围则均接近1 0 。 但是同一种微藻胞膜和胞质内同种脂肪酸分子6 b c 相差较小。 暗培养条件下，微藻细胞胞内脂肪酸含量明显降低。等鞭金藻3 0 1 2 中1 4 ：0 、 1 6 ：0 和2 0 ：5 的含量相对于静止期均降低7 左右；裸甲藻细胞则是2 0 ：5 和2 2 ：6 显著下降，相对于静止期含量分别下降4 6 和8 6 。同时，与静止期相比大 多数微藻脂肪酸分子的6 1 3 c 值增大。等粳金藻3 0 1 2 膜脂肪酸分子的6 1 3 c 增大 范围均在o 5 2 3 ，胞内的脂肪酸分子1 6 ：1 和1 6 ：0 的6 1 3 c 则分别增大了1 3 和3 9 ；裸甲藻胞膜脂肪酸分子6 1 3 c 增加较小( q ) ，但是其胞内1 6 ：1 的6 1 3 c 增加了5 6 。此外，同一微藻胞膜和胞质内相同分子结构的脂肪酸分子6 b c 之 间的差别较静止期增大。 有氧和厌氧条件下，微藻细胞膜脂肪酸和胞内脂肪酸组成极为不同，不同藻 种间也存在一定的差异。有氧条件下，等鞭金藻3 0 1 2 所检测到的脂肪酸完全为 膜脂肪酸，裸甲藻膜脂肪酸和胞内脂肪酸的含量分别为6 3 8 和3 6 2 。厌氧 条件下，等鞭金藻3 0 1 2 的胞内脂肪酸和膜脂肪酸分别为1 2 4 和8 7 6 ，胞 内脂肪酸仅含有1 6 ：0 ( 4 9 ) 和1 8 ：0 ( 7 5 ) ，胞膜脂肪酸中饱和脂肪酸占绝大比例 ( 5 5 8 ) ；裸甲藻膜脂肪酸和胞内脂肪酸的含量分别为3 9 和9 6 1 ，其中膜 脂肪酸主要包括1 4 ：0 ( 4 7 9 ) 、1 6 ：0 ( 2 6 7 ) 和1 8 ：0 ( 1 7 2 ) ，而1 8 ：0 是胞内的唯 一脂肪酸。 关键词：微藻；脂肪酸；中性脂；同位素 lipidc o m p o sitio na n dt h ec o m p o u n ds p e c ific is o t o pic r a tioo ff a t t ya c d s ；p h y t o lianktonrat a ctd s np h y t o pa n k t o nlii a b s t r a c t i nas e r i e so fi n c u b a t i o ne x p e r i m e n t s ，m i r c o a l g a ll i p i dc o m p o s i t i o n sa n dt h e c o m p o u n dc a r b o ni s o t o p i cr a t i o so ff a t t ya c i d si nm e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rc o m p o n e n t s h a v eb e e ni n v e s t i g a t e df o l l o w i n gt h r e ee x p e r i m e n t a ls t a g e s ：1 2 ：1 2hl i g h t ：d a r k ( l ：d ) c y c l el i g h ti n c u b a t i o n ；0 ：2 4hl ：dd a r ki n c u b a t i o n ；o x i c a n o x i cd a r kd e g r a d a t i o n t h r o u g h t h ei n v e s t i g a t i o n , t h el i p i dp r o d u c t i o n ，g r o w t ha n dd e g r a d a t i o nd u r i n gt h el i f eo f m i c r o a l g a lc e l l sh a v eb e e ns t u d i e d a l s ov i at h i ss t u d y ，t h ef a t t ya c i dd i s t r i b u t i o na n d i t sc o m p o u n dc a r b o ni s o t o p i cr a t i o si nm e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rc o m p o n e n t so f m i c r o a l g a eh a v e b e e ne x p l o r e d t h ec o n c l u s i o n sa r ed e m o n s t r a t e da sf o l l o w e d ： 1t h el i p i dc o m p o s i t i o n so fm i c r o a l g a ea td i f f e r e n tg r o w t hs t a g e t h em a j o rf a t t ya c i d so f p l a t y m o n a ss u b c o r d i f o r u sc o n t a i n l 6 ：4 ，1 6 ：0 ，1 8 ：2 ，1 8 ：1 ， 18 ：0a n d2 0 ：5 ，w h i l et h o s eo fl s o c h r y s i s3 0 1 2 ，g y m n o d i n i u ms p ，s k e l e t o n e m a c o s t a t u ma n dh e t e r o s i g m aa k a s h i w oh a d ai n c l u d e1 4 ：0 、1 6 ：1 、1 6 ：0 、1 8 ：4 、1 8 ：2 ， 18 ：1 、2 0 ：5 ( g y m n o d i n i u ms p 。d o e sn o ti n c l u d e2 0 ：5b u t2 2 ：6 ) a td i f f e r e n tg r o w t hs t a g e c o m p a r i n gt ot h o s eo fl o g a r i t h m i c - g r o w t hs t a g e ，t h ep r o p o r t i o n so fp o l y u n s a t u r a t e d f a t t ya c i d sh a v eb e e ni n c r e a s e db ym o r et h a n10 i nt h es t a t i o n a r yp h a s e ，w h i l et h e c o n t e n t so fs a t u r a t e df a t t ya c i d sh a v ed e c r e a s e db ym o r et h a n2 0 h o w e v e r ，t h e r ei s n os i g n i f i c a n tv a r i a t i o nf o rt h ep r o p o r t i o n so fm o s tm i c r o a l g a lm o n o u n s a t u r a t e df a t t y a c i d sa td i f f e r e n tg r o w t hs t a g e m o r e o v e r , t h ep r o p o r t i o no f18 ：4i nt h es t a t i o n a r y p h a s ei sh i g h e rt h a nt h a to fl o g a r i t h m i c - g r o w t hs t a g e w h i l et h e c o n t e n to f16 ：0h a s d e c r e a s e da b o u t8 - 2 6 i na d d i t i o n , t h es t e r o ls p e c i e so fm i c r o a l g a ea r ed i s t i n c ti nl o g a r i t h m i c g r o w t ha n d s t a t i o n a r yp h a s e i nt h el o g a r i t h m i c g r o w t hs t a g e ，t h em a j o rd e t e c t e d s t e r o l so f p l a t y m o n a ss u b c o r d i f o r u si nl o g a r i t h m i c g r o w t hp h a s ea r ei n c l u d i n g2 7 a5 ( 1 4 ) 、 2 8 a 5 2 4 ( 4 5 ) 、2 8 a 5 ( 7 0 ) 、2 9 a 5 2 2 ( 1 2 ) 、2 9 a 5 ，d i m e t h y l ( 3 9 ) a n d 2 9 a 5 2 4 ( 1 3 ) ；l s o c h r y s i s3 0 1 2i n c l u d e s2 7 a 5 ( 2 8 ) 、2 8 a 5 ( 2 1 ) 、2 9 a 5 2 2 ( 2 4 ) ，2 9 a 5 ，d i m e t h y l ( 2 4 3 ) ；h e t e r o s i g m aa k a s h i w oh a d ai n v o l v e s2 7 a 5 ( 3 3 ) 、 2 8 a 5 ( 2 2 ) 、2 9 a 5 ，d i m e t h y l ( 2 4 ，3 ) a n d2 9 a 5 2 4 ( 3 1 ) ；t h ed o m i n a t i n gs t e r o l s i ns k e l e t o n e m ac o s t a t u mc o n t a i n2 7 a5 ( 11 2 ) 、2 8 a 5 ( 1 9 1 ) a n d2 9 a 5 ，d i m e t h y l ( 1 0 4 ) h o w e v e r , i nt h es t a t i o n a r yp h a s e ，t h e r ea r eo n l y2 7 a 5 ( 1 4 ) 、2 8 a 5 ( 3 6 9 ) a n d2 9 a 5 ，e t h y l ( 2 2 ) i np l a t y m o n a ss u b c o r d i f o r u s ，2 8 a 5 ( 3 6 ) 、 2 9 a 5 0 4 3 ) 、2 9 a 5 盈( 1 1 8 ) 、3 0 a 2 2 ( 8 9 ) a n d3 1 a 5 ( 3 5 ，1 ) i nl s o c h r y s i s 3 0 1 2 ，2 8 a 5 ( 3 4 ) a n d2 9 a 5 ，e t h y l ( 5 5 7 ) i nh e t e r o s i g m aa k a s h i w oh a d a , 2 7 a 5 ( 2 1 2 ) 、2 8 a 5 ( 2 8 9 ) 、2 9 a 5 ，e t h y l ( 1 1 9 ) a n d2 9 a 5 , 2 4 ( 1 1 8 ) i ns k e l e t o n e m a c o s t a t u m i na d d i t i o n , t h ev a r i a t i o no fa l c o h o l sb e t w e e nd i f f e r e n tg r o w t hs t a g ei s s i m i l a rt ot h a to fs t e r o l s 2t h ep r o d u c t i o n , g r o w t ha n dd e g r a d a t i o no fm i c r o a l g a ll i p i d sd u r i n gt h ec e l ll i f e d u r i n gt h el i g h ta n dd a r ki n c u b a t i o n ，t h ec o n c e n t r a t i o n so fm i c r o a l g a ll i p i d sm a r k e d l y c h a n g e 晰t 1 1t i m e i n t h e l i g h tc u l t u r i n ge x p e r i m e n t so fl s o c h r y s i s3 0 1 2 ，t h e c o n c e n t r a t i o n so f16 ：1 ，16 ：0a n d2 0 ：5i n c r e a s ew i t ht i m e ，b mw i t had r a m a t i ca c c r e t i o n i ns t a t i o n a r yp h a s e ( 8 3 ，2 7a n d2 7 删c e l l ，r e s p e c t i v e l y ) ，w h i l et h a to f18 ：0 q u i c k l yi n c r e a s e si nl o g a r i t h m i c g r o w t hp h a s e ( f r o m0 2i - t g m lc e l lt o0 9p g r n l ) ，b u t w i t hb oo b v i o u si n c r e m e n ti ns t a t i o n a r yp h a s e a n df o r g y m n o d i n i u ms p ，1 6 ：0 ，1 8 ：4 ， 18 ：0a n d2 2 ：6s t e a d i l yi n c r e a s et h e i rc o n c e n t r a t i o n s 、i 也t i m e b u t18 ：0s t o p sg a i n i n g f r o mt h en i n t hd a ya n dk e e p sa ta b o u t0 8 “g m ac e l l ，w h i l eo t h e r sb u i l du p c o n t i n u a l l yb u ts l o w l ya f t e rt h et w e l f t hd a y , a n da tt h ee n do ft h el i g h ti n c u b a t i o n , t h e i rc o n c e n t r a t i o n sa r er e s p e c t i v e l y3 3 ，3 0a n d3 0 肛h l lc e l l i na d d i t i o n ，t h e p h y t o ls h o w saq u i c ka c c u m u l a t i o ni nl o g a r i t h m i c - g r o w t hp h a s e ( 0 4a n d0 3g g m l c e l l ，r e s p e c t i v e l yi nl s o c h r y s i s3 0 1 2a n dg y m n o d i n i u ms p ) w h i l em o s to ft h es t e r o l s a r eb u i l tu pi ns t a t i o n a r yp h a s e w h i l ei nt h ed a r ki n c u b a t i o n ，t h ec o n c e n t r a t i o n so fm o s tf a t t ya c i d sr a p i d l yd e c r e a s e w i t ht i m e ，e x c e p t1 8 ：0 w h i c hh a sl i t t l ec h a n g ew i t ht i m e t h e1 6 ：1 ，1 6 ：0 a n d2 0 ：5 i n l s o c h r y s i s3 0 12r e s p e c t i v e l yr e d u c et h e i rc o n c e n t r a t i o n sf r o m10 4 ，5 5 ，a n d5 6l - t g m l c e l lt o0 3 ，1 0a n do 1 g g m lc e l lw h i l et h o s eo f16 ：0 ，18 ：4a n d2 2 ：6i ng y m n o d i n i u m s p c h a n g ef r o m3 3 ，3 0a n d 2 2g g m lc e l lt o0 7 ，o ，1a n d0 0r t g m lc e l l b e s i d e s ，t h e m a j o rs t e r o l2 4 - m e t h y l c h o l e s t a 一5 ，2 2 - d i e n 一3 p o li ng y m n o d i n i u ms p i ss i g n i f i c a n t l y d e g r a d e df r o mt h es e c o n dd a yi nd a r ki n c u b a t i o n , a n da tt h ee n do fd a r ke x p e r i m e n t i t sc o n c e n t r a t i o ni so n l y0 1 i - t g r r ac e l l i n t e r e s t i n g l y , t h e2 4 一e t h y l c h o l e s t 5 2 2 - d i e n - 3 p o la n d2 3 ，2 4 d i e t h y l c h o l e s t a - 5 ，2 2 - d i e n 一3 p - o li ni s o c h r y s i s3 0 1 2h a v e e x h i b i t e da l li n c r e a s i n gt r e n d 、析t l lt i m e t h e i rc o n c e n t r a t i o n sr e s p e c t i v e l yi n c r e a s e f r o m0 8a n d1 7i - t g m lc e l lt o1 3a n d3 5p 瑚c e l li nt h e2 - 1 0d a y s 3t h ed e g r a d a t i o no fm i c r o a l g a ll i p i d su n d e rd i f f e r e n tr e d o xc o n d i t i o n s m i c r o a l g a ll i p i d sh a v es h o w e dd i f f e r e n td e g r a d a t i o np r o f i l e su n d e ro x i c a n o x i c c o n d i t i o n s t h ed e c o m p o s i t i o no f16 ：0a n d18 ：0a r es i m i l a ru n d e rt h eo x i ca n da n o x i c c o n d i t i o n s ，w h i l e2 0 ：5a n da l lt h es t u d i e ds t e r o l sd e g r a d eal i t t l ef a s t e ru n d e ra n o x i c t h a no x i cc o n d i t i o n s i na d d i t i o n , t h e1 6 ：0a n d2 0 ：5i nl s o c h r y s i s3 0 1 2h a v eh i g h e r d e g r a d a t i o nr a t et h a n1 6 ：0a n d18 ：0u n d e rb o t ho x i ca n da n o x i cc o n d i t i o n s 4t h ef a t t ya c i dc o m p o s i t i o na n di t sc o m p o u n dc a r b o ni s o t o p i cr a t i oi nm e m b r a n ea n d i n t r a c e l l u l a rc o m p o n e n t so fm i c r o a l g a e t h em e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d si nc e l l so fl s o c h r y s i s3 012a n d g y m n o d i n i u ms p a r es e p a r a t e db ys i l i c ag e lc o h m a n v a r i a t i o n so fm e m b r a n ev s i n t r a c e l l u l a rl i p i d sd u r i n gt h ew h o l ec u l t u r i n gt i m ei n d i c a t et h e i rd i f f e r e n tf u n c t i o n s d u r i n gc e l lg r o w t ha n dm e t a b o l i s m d u r i n gl i g h ti n c u b a t i o n , m e m b r a n ef a t t ya c i d sa r e m o r ea b u n d a n ti ne a r l yl o g a r i t h m i c - g r o w t hs t a g e ( 10 0 0 a n d8 6 7 ，r e s p e c t i v e l y ) ， w h i l ei n t r a c e l l u l a rl i p i d sa r em o r ep l e n t i f u li nl a t es t a t i o n a r ys t a g e ( 5 6 6 a n d2 9 3 ， r e s p e c t i v e l y ) c o m p o u n d - s p e c i f i cf a t t y a c i d si ni n t m c e l l u l a ra n dm e m b r a n e c o m p o n e n t sh a v ea l s os h o w e dd i s t i n c t d i s t r i b u t i o na td i f f e r e n tg r o w t hs t a g e i n l o g a r i t h m i c g r o w t hp h a s e ，2 0 ：5 ( 2 8 9 ) i st h em o s ta b u n d a n tf a t t ya c i di nm e m b r a n e f a t t ya c i d so fl s o c h r y s i s3 0 1 2 ，w h i l e18 ：4 ( 2 3 9 ) i st h em o s tp l e n t i f u l o n ei n g y m n o d i n i u ms p h o w e v e r , i ns t a t i o n a r yp h a s e ，2 2 ：6b e c o m e st h ed o m i n a t i n gf a t t y a c i di nm e m b r a n ef a t t ya c i d so fl s o c h r y s i s3 0 1 2 ，b u tt h e18 ：4 ( 1 4 6 ) i nm e m b r a n e f a t t ya c i d so fg y m n o d i n i u ms p i ss t i l lt h ep r i m a r yo n e i na d d i t i o n , ad e c r e a s ei n5 1 3 c o fm e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d sh a sb e e no b s e r v e df r o ml o g a r i t h m i ct o s t a t i o n a r yp h a s e ：ad e p l e t i o no f2 5 i n6 13 ch a so c c u r r e df o rt h em e m b r a n e f a t t y a c i d si nl s o c h r y s i s3 0 1 2e x p e c t2 0 ：5 。w h i l et h e6 1 3 cr a t i o sf o r1 6 ：0i nm e m b r a n e l i p i d sa n d1 4 ：0f o ri n t r a c e l l u l a rl i p i d sh a v ed e p l e t e da b o u t1 0 h o w e v e r , t h e6 1 3 c o ft h es a m ef a t t ya c i d si nm e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rc o m p o n e n t so fm i c r o a l g a ea r e s i m i l a r d u r i n gd a r ki n c u b a t i o n ，t h ep r o p o r t i o n so fi n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d sh a v ec l e a r l y d e c r e a s e d ：t h ec o n t e n t so f1 4 ：0 ，1 6 ：0a n d2 0 ：5i nl s o c h r y s i s3 0 1 2 h a v er e d u c e da b o u t7 w h i l et h o s eo f2 0 ：5a n d2 2 ：6 i ng y m n o d i n i u ms ph a v er e s p e c t i v e l yd r o p p e db y4 6 a n d8 6 a tt h es a m et i m e ，t h e r ei sap o s i t i v es h i f ti nt h e8 1 3 co fm o s tm e m b r a n e a n di n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d s i nd e t a i l ，t h e 5 1 3 cr a t i o so fm e m b r a n ef a t t ya c i d si n l s o c h r y s i s3 0 1 2h a v ee n r i c h e da b o u t0 5 - 2 3 ，w h i l et h o s eo fi n t r a c e l l u l a r1 6 ：1a n d 16 ：0r e s p e c t i v e l yi n c r e a s e d1 3 a n d3 9 ；a l t h o u g ht h e r ei ss m a l le n r i c h m e n tf o r t h e6 1 3 cr a t i o so fm e m b r a n ef a t t ya c i d si ng y m n o d i n i u ms p 。as i g n i f i c a n ti n c r e a s eo f 5 6 i nt h e6 1 3 cr a t i oo f i n t r a c e l l u l a r1 6 ：1h 醛b e e no b s e r v e d t h ef a t t ya c i dc o m p o s i t i o n si nm e m b r a n ea n di n t r a c c l l u l a rc o m p o n e n t sv a r yi no x i c a n da n o x i cc o n d i t i o n s a l lt h ed e t e c t e df a t t ya c i d sa r em e m b r a n ef a t t ya c i d si n l s o c h r y s & 3 0 12u n d e ro x i cc o n d i t i o n sw h i l et h ep r o p o r t i o n so fm e m b r a n ea n d i n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d sa r er e s p e c t i v e l y6 3 8 a n d3 6 2 i ng y m n o d i n i u ms p 。 u n d e ra n o x i cc o n d i t i o n s ，t h ec o n t e n t so fm e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d si n l s o c h r y s i s3 01 2a r er e s p e c t i v e l y8 7 6 a n d12 4 ，o fw h i c hs a t u r a t e df a t t ya c i d sa r e m o s tp l e n t i f u li nm e m b r a n ef a t t ya c i d sw h i l e16 ：0a n d18 ：0a r et h eo n l yi n t r a c e l l u l a r f a t t ya c i d s a n df o rg y m n o d i n i u ms p ，t h em e m b r a n ea n di n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d p r o p o r t i o n sa r er e s p e c t i v e l y3 9 a n d9 6 1 1 4 ：0 ，1 6 ：0a n d1 8 ：0a r et h em o s t a b u n d a n tf a t t ya c i d si nm e m b r a n ec o m p o n e n t sw h i l e18 ：0i st h es o l ef a t t ya c i di n i n t r a c e l l u l a rf a t t ya c i d s k e yw o r d s ：m i c r o a l g a e ；f a t t ya c i d s ；n e u r a ll i p i d s ；c a r b o ni s o t o p i cr a t i o s 独创声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 注；麴遗查墓他盂垩挂别直明的：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：矽弦疖艺 签字日期：劫蛤年6 月，。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：吕确凇 导师签字： 签字日期：) 嘟年b 月f 口日 签字日期：年 浮游藻类细胞脂类分子及其碳稳定同位素组成研究 o 引言 海洋微藻是海洋系统中有机质和能量的主要提供者，它蕴量丰富，种类繁多。 研究表吲1 1 ，从海洋微藻中分离出来的多种脂类可以作为生物指示物，鉴别沉积 物中有机物的来源。而且，研究微藻进入沉积环境后的分布和化学成分的变化， 对研究环境，特别是海洋历史变迁的反演和物质的海洋地球化学循环有着重要意 义。同时，海洋浮游藻类承担着目前地球上光合作用的一半任务【1 7 引，对大气c 0 2 浓度和全球碳循环有重要的调控作用。 工业革命以来，由于化石燃料的大量使用以及对森林、草原资源的严重破坏， 使得大气中c 0 2 浓度日趋增耐2 1 。据报道，全球大气c 0 2 浓度已从工业革命时的 2 8 0um o l m o l q 增加到目前的3 7 0pm o l m o l ，并且还在以每年1 5ut o o l m o l 1 的速率递增【3 1 。温室效应所诱发的一系列环境问题，引起各国政府部门和科学界 的极大关注。因此碳循环是生物圈健康发展的重要标志。全球范围内开展的以国 际地圈生物圈计划( i g b p ) 、国际人文因素计划( i h d p ) 、世界气候研究计划( w c r p ) 和生物多样性计划( d i v e r s i t e s ) 为核心的全球变化研究，其中碳循环的生物地 球化学研究是主要方向【4 】。海洋浮游植物作为海洋系统初级生产力的提供者，由 于其在全球c 0 2 循环过程中起调节和泵的重要作用，以及对研究海洋历史变迁和 海洋地球化学循环的重要意义，被学者广泛研究。 脂类生物标志物和分子同位素分析是研究碳循环和古历史记录的重要手段。 脂类生物标志物可以提供关于有机物质来源，及其降解和埋藏条件方面的信息。 目前，脂类生物标志物在古海洋学中应用的一个重要例子就是运用a l k e n o n e s 指 示古温度。有机分子碳同位素的研究使稳定同位素在有机地球化学中的应用达到 了分子级水平，不但为局部古环境研究而且为控制全球碳循环的机制探讨提供 了新的更准确的证据【5 】o 微藻来源的脂类广泛分布于现代沉积物d p l l 3 , 4 6 】，并提供 关于碳循环、有机物质来源和变化等方面的信息。利用生物标志物反演古环境的 前提是生物标志物被保存的过程中不发生任何变化，即与其产生时是一致的。例 如，古海洋温度反演中u k 3 7 的应用。但研究表明【5 0 ，1 3 3 2 1 ，生物标志物在被保存 的过程中会发生变化；而这一过程中生物标志物怎样变化，变化程度如何，很多 仍是未知。因此，研究浮游藻类细胞生命活动过程中，脂类化合物的组成、生成、 增长、降解特征，对于探讨目前存在争议的早期成岩过程中脂类生物标志物行为 浮游藻类细胞脂类分子及其碳稳定同位素组成研究 规律有着重要意义。 本论文来源于中国海洋大学绿卡工程项目。海洋微藻细胞膜和细胞质中脂类 化合物的组成和功能不同，在不同生命时期( 指数生长期和稳定生长期) ，以及不 同降解条件( 氧化和还原环境) ，其变化规律亦不相同；同时脂类化合物的碳稳定 同位素在生长和降解过程中发生分馏，产生一定的丰度差异。本文针对海洋微藻 脂类标志物的上述变化，研究海洋微藻在不同生长期和降解条件下，细胞膜和胞 内脂类化合物组成及其碳稳定同位素的丰度，探讨海洋藻类生物标志物在早期成 岩过程中的行为方式和变化规律，为正确理解和反演古海洋环境提供基本依据。 2 浮游藻类细胞脂类分子及其碳稳定同位素组成研究 1 文献综述 1 1 研究背景及意义 随着人们对全球气候变化越来越多的关注，碳循环和古历史记录反演研究不 断细致和深入。浮游植物是海洋系统有机物的主要生产者，为浮游和底栖生物群 落提供食物和能量；其中一部分浮游植物产生的有机物( 包括脂类化合物) 被保存 在海洋沉积物中，既是全球碳收支中有机碳的主要组分，又作为生命活动和环境 变迁的记录，提供地球历史演变的重要信息；同时，浮游植物生产和降解构成了 海洋系统的一个生物泵，驱动着水体和沉积物中的碳循环1 6 j 。 根据m a r t i n 等( 1 9 8 7 ) 7 1 的估算，海洋总初级生产力可达5 1 0 研，而全世界 海洋底栖植物的平均产量仅为海洋浮游植物的2 5 ，因此海洋浮游植物被誉 为“海洋牧草”。海藻光合作用所产生的有机物质，通过食物链( 网) 直接或间接 地被不同大小等级的海洋动物所利用，从而维持了海洋生态系统的正常、持续运 转。海洋中这些肉眼看不见的浮游植物吸收大气c 0 2 ，合成有机碳，通过直接或 间接途径沉降到海底，将大气圈中的碳“泵 入岩石圈，调控着大气c 0 2 的浓度。 海洋浮游植物的含碳总量比陆地植被低上百倍，但其生命期短，循环迅速，使得 两者对大气c 0 2 的影响基本持平；假如海洋的浮游植物全部死去，不出几百年就 可以使大气c 0 2 增多将近一半【引。 海洋藻类产生具有各自特征的生物标记物，对研究环境，特别是对研究海洋 的历史变迁和海洋地球化学循环有着重要的意义。目前对海洋浮游植物的生物标 志物认识尚不全面，一种生物标志物可能有多种来源，并且许多浮游植物的特征 生物标志物还有待发现。如早期研究认为是e m i l i a n i ah u x l e y i - - 种颗石藻专有的 c 3 7 甲基烯酮，并且根