南极衣藻Chlamydomonas sp.L4胞外冰活性物质研究
冰活性物质(ice-active substances，IASs)与南极冰藻密切相关并显示出冰结合的活性。在经过截留分子量300 kDa，的膜透析后仍然保留有很强的冰结合活性。这些大分子物质可以对正在生长的冰晶表面产生蚀刻或其它形状改变，这一点跟鱼抗冻蛋白类似，但是IASs不会明显降低溶液的冰点。除在南极植物和北美洲北部寒冷地区的苔藓中有过发现外，在温带地区植物中没有发现过IASs。尽管IASs的生理功能还不清楚，但它与寒冷环境密切的关系表明它起到一种防冻剂的功能。
经检测在实验中所用的5种南极冰藻(南极衣藻Chlamydomonas sp．L4(南极衣藻L4)、南极绿藻Auricula castrracane B7(南极绿藻B7)，南极硅藻：圆筛藻Coscinodiscus sp．、盒形藻Bidduulphia sp．、菱形藻Nitzschia sp．)中都有IASs的存在，并且活性的大小存在种间差异，其中以南极衣藻L4中IASs的含量最高。IASs是南极冰藻中普遍存在的一种物质，它们在冰藻的低温生存繁殖中起重要作用。目前所报道的lASs都是在极地地区，其他地区还没有报道，说明IASs是一种与寒冷相关的物质。在对冰活性物质的进一步研究中选取IASs产量较高的南极衣藻L4作为实验藻种。
南极衣藻L4 IASs的含量受生长温度的影响较大，在低温区间(4～8℃)随着温度的降低IASs的浓度显著升高；生长温度在8～12℃之间浓度变化不大，越是接近冰点，IASs的浓度随温度降低而升高；在温度远高于冰点的时候，IASs浓度与温度变化关系不明显。在生长温度相同的情况下，低温冻融循环的冷激处理会明显提高IASs的浓度。
电泳和凝胶过滤的结果都显示南极衣藻L4 IASs是一类分子量呈现一定连续性的物质，染色结果表明IASs是由糖和蛋白组成，还原糖和蛋白含量分别为73.3％和17.8％，高的糖含量保证了IASs的稳定性。IASs分子量一般较大，分子外周包被着多层亲水性的糖链，糖链维持整个分子的稳定性，使它不易被其他分子所分解。南极衣藻L4 IASs有非常好的热稳定性，45℃处理3 h后活性基本不会下降；70℃处理1.5 h之后活性开始降低，3 h后仍有一定活性；在100℃处理0.5 h后仍具有一定抑冰能力，在100℃处理1 h后活性彻底消失。
在对结晶速度的影响方面，南极衣藻L4 IASs相比较普通蛋白质(牛血清白蛋白)，可以明显延缓结晶过程。低浓度的IASs(0.1 mg·mL<'-1>)就可以表现出非常强的抑冰活性，并且这一活性强弱随浓度增加的趋势不明显。其抑制冰晶的机理尚不明确，有待进一步的探索。IASs可以保护细胞免受冻融的伤害，为了测试这一推断，以南极衣藻L4和常温卡德藻为材料分别在有和没有IASs存在的情况下经过一个冻融循环，双染色结果显示IASs的存在可以使存活率提高26.2％到28.7％。
南极冰藻;南极衣藻L4;冰活性物质;抗冻蛋白;糖蛋白;冰蚀刻;冰结合活性;防冻剂
国家海洋局第一海洋研究所
硕士
海洋生物学
缪锦来
2007
中文
Q178.53;P745
67
2007-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）