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题名	空间飞行及回转器模拟微重力对微藻的生物学效应研究
作者	陈浩峰
学位类别	博士
答辩日期	1999
授予单位	中国科学院水生生物研究所
授予地点	中国科学院水生生物研究所
导师	刘永定 ; 俞敏娟
关键词	暹罗鱼腥藻 突变株 二元生命系统 封闭系统 空间飞行 微重力 空间辐射 回转器 模拟微重力
学位专业	水生生物学
中文摘要	在系统阐述了空间生物学的发展、空间环境条件对生物(尤其是藻类和高等植物)的生物学效应及空间受控生态生命保障系统(Controlled Ecological Life Support System，CELSS)的基础上，本研究利用我国第17颗返回式科学实验卫星提供空间飞行条件，应用由中国科学院水生生物研究所与中国科学院上海技术物理研究所共同研制的“空间通用生物培养箱”提供基本生保条件，共进行了12种微藻的空间飞行，探索了空间环境条件对微藻的存活、种群增长、生理生化、遗传特性的影响及水生生物二元生命微型生态系统的影响。卫星在轨飞行l5天。运用遥测技术对暹罗鱼腥藻(Anabaena siamensis)种群在空间的生长进行了实时观测，在我国首次获得了微藻种群在空间飞行期间的实时生长曲线。卫星返地后，发现培养物的气体组成比例与地面对照有较大差别，且微藻返地后的生长比对照明显减慢，但经继代培养后两者生长速率趋同；返地样品固氮酶活性明显高于对照，但光合放氧速率与光合荧光效率与对照差异不显著。对经过空间飞行的暹罗鱼腥藻进行了普通光镜和荧光标记观察，并测定了返地鱼腥藻与对照的DNA含量，结果发现搭载返地样品与地面对照在藻体在细胞学水平上有较明显差异。基于此发现，在经空间飞行的暹罗鱼腥藻中分离出一株在形态和生理特性上均与出发株不同的突变株。并在实验室中利用回转器(clinostat)提供模拟微重力环境，研究了模拟微重力对暹罗鱼腥藻的生物学效应并与空间飞行真实微重力的作用作了比较。研究发现，该突变株与其野生型及经回转器模拟微重力条件培养的藻株三者的形态、生长、光合作用特性等方面存在着较大差异，突变株藻丝加长、细胞数增多，其异形胞的分布方式及与营养细胞的比率也与野生型有区别；生长速度与光合放氧、固氮酶活性明显高于野生型，而回转器培养的藻株则在形态上与野生型没有差异，其生长速度、光合放氧与固氮酶活性低于野生型藻株。透射电镜观察显示：突变株藻细胞类囊体片层很密集，胞内羧体较多而且体积较大，细胞外物质少，细胞壁相对较薄：对照藻细胞内类囊体片层较为稀疏，胞内羧体较少而且体积较小，且胞外有较多的胞外物质积累，细胞壁相对较厚；经回转器处理的藻细胞则与对照藻细胞相似。比较了三者的色素吸收光谱和光合作用荧光发射光谱，结果表明，突变株在藻胆蛋白向光系统I及光系统II传递能量的效率方面比野生型高，其两个光系统的活性也高于野生型。回转器的模拟微重力则使暹罗鱼腥藻能量传递效率降低，而且抑制了两个光系统尤其是光系统I的活性。运用200个10核苷酸随机引物对暹罗鱼腥藻突变株与野生型的基因组DNA进行了RAPD分析，发现在扩增出的1000余条清晰可辨的条带中，在两者之间有8个引物的扩增产物中出现21个多态性差异条带。从而证实了空间突变株在遗传水平上与出发株存在差异。研究结果说明，空间环境存在使生物产生变异的因素，产生突变的原因可能是空间环境各种因素如宇宙辐射、微重力等等因素的综合作用，而微重力本身的作用只改变微藻的生长状况、生理特性及代谢状况。利用返回式卫星搭载的“空间通用生物培养箱”进行了水生生物二元微生态系统(异养藻-自养藻系统)的空间结构与功能的实验研究，采用二个类型的微藻混合生长封闭系统。第1种组合Poterioochromonas sp.(兼性营养型)+Chlorella pyrenoidosa(自养型)运行良好，系统中的气体组分与大气气体组分相近：第2种组合Collodictyon sp.(异养型)+Microcystis sp.，Synechococuus sp.，Carteria sp.，Oscillatoria sp.(均为自养型)基本运行正常，其中的异养藻仍具有捕食性。该微生态系统的成功搭载为空间CELSS的研究提供了基础资料。
语种	中文
公开日期	2010-11-16
页码	115
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12526]
专题	水生生物研究所_中科院水生所知识产出（2009年前）_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	陈浩峰. 空间飞行及回转器模拟微重力对微藻的生物学效应研究[D]. 中国科学院水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所. 1999.

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