光照條件變化對(duì)藍(lán)隱藻色素蛋白復(fù)合物表達(dá)含量的影響

王 靜,張 昆,王宇涵,李 琴,陳 敏

(煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 煙臺(tái) 264005)

作為光的受體,光合生物色素蛋白復(fù)合物的積累與光照條件是密不可分的,同時(shí)對(duì)光合生物的生長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)以及進(jìn)化都具有至關(guān)重要的影響[1]。由于隱藻同時(shí)含有位于光合膜上的脂溶性葉綠素(chlorophyll,Chl)-蛋白復(fù)合物以及位于類(lèi)囊體腔中的水溶性隱藻藻膽蛋白復(fù)合物兩套捕光體系,其獨(dú)特的光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和機(jī)理還不完全確定,有關(guān)光適應(yīng)機(jī)制的報(bào)道和研究也比較有限。一般認(rèn)為,低光照環(huán)境更適用于多數(shù)隱藻的生存,其細(xì)胞內(nèi)可能貯存大量的藻膽蛋白[2],并且借助獨(dú)特的量子相干機(jī)制,使激發(fā)能在藻膽蛋白之間的傳遞效率大幅度提高[3-4],說(shuō)明隱藻的捕光色素蛋白天然具有高效光能利用能力。了解捕光色素蛋白組成、結(jié)構(gòu)與捕光功能的關(guān)系,對(duì)于闡明隱藻光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、進(jìn)化,提高光能利用效率都具有重要的意義。

自從發(fā)現(xiàn)隱藻藻膽蛋白存在兩種不同的α亞基后[5],目前發(fā)現(xiàn)的9種隱藻藻膽蛋白都認(rèn)為是以(α1β) (α2β)異二聚體形式存在[3,6-7]。其中β亞基18～20 kU,α1和α2亞基分別為10 kU和8～9 kU。異二聚體形式被認(rèn)為是隱藻藻膽蛋白最穩(wěn)定和最普遍的存在形式[8]?；虮容^分析顯示,隱藻中α亞基是核基因家族編碼,β亞基由葉綠體基因編碼[9-10]。由于次級(jí)內(nèi)共生的原因,隱藻細(xì)胞核、線(xiàn)粒體、紅藻殘核(類(lèi)核體)以及紅藻質(zhì)體之間存在一系列復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)移[11-12],因而分析困難。有報(bào)道稱(chēng),Rhodomonassalina[13]和G.theta[14-15]兩種隱藻的光保護(hù)機(jī)制中不涉及藻膽蛋白天線(xiàn);但在G.theta中核基因家族編碼的PE545的6個(gè)編碼α1亞基基因及14個(gè)編碼α2亞基基因在白光條件下均可在蛋白質(zhì)水平表達(dá)[16-17],且表達(dá)情況與藻體細(xì)胞生長(zhǎng)的光照強(qiáng)度有關(guān)。顯然,光照條件與隱藻藻膽蛋白亞基基因表達(dá)之間的關(guān)系尚不確定。此外,實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn),藍(lán)隱藻(C.placoidea)藻藍(lán)蛋白PC645中,存在一種未被報(bào)道的β亞基,命名為β2亞基[18]。與β1亞基相比,β2亞基分子質(zhì)量小了約2 kU,等電點(diǎn)小于5.7。目前該β2亞基僅在本實(shí)驗(yàn)室所用的藍(lán)隱藻PC645中被發(fā)現(xiàn),其受光照條件的影響及表達(dá)情況都未曾報(bào)道,該亞基在隱藻光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成以及功能發(fā)揮過(guò)程中的作用亦不清楚。因此,實(shí)驗(yàn)以藍(lán)隱藻(C.placoidea)為材料,通過(guò)設(shè)計(jì)不同光照條件進(jìn)行培養(yǎng),比較其不同光合色素組成變化;同時(shí)分離純化其藻藍(lán)蛋白PC645,對(duì)兩種β亞基的比例以及與光照強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行比較分析,為分析兩種β亞基與光能傳遞的功能關(guān)系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 不同光照條件下藍(lán)隱藻的培養(yǎng)

1.1.1 不同光照條件設(shè)置 利用TES-1334A照度計(jì)測(cè)得光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)瓶?jī)蓚?cè)光照強(qiáng)度,取平均值,設(shè)置0級(jí)(500 lx)、1級(jí)(1000 lx)及2級(jí)(2000 lx)三個(gè)不同程序,對(duì)應(yīng)室內(nèi)、陰天室外、晴天室外背陰三個(gè)常見(jiàn)光照條件,每個(gè)光照強(qiáng)度下又設(shè)置照光12 h與照光24 h。按照0級(jí)12 h、0級(jí)24 h、1級(jí)12 h、1級(jí)24 h、2級(jí)12 h和2級(jí)24 h六組不同的光照條件,設(shè)計(jì)六個(gè)實(shí)驗(yàn)組對(duì)藍(lán)隱藻(C.placoidea)進(jìn)行培養(yǎng)。除光照條件不同及按照藻液濃度等量接種外,培養(yǎng)基的配置及接種培養(yǎng)過(guò)程均參照文獻(xiàn)[19]。將培養(yǎng)至第4天的藍(lán)隱藻按照3500×g,5 min進(jìn)行離心,棄去上清,沉淀用甘油懸浮液懸浮收集,保存在-70 °C冰箱。

1.1.2 藍(lán)隱藻光譜測(cè)定 藍(lán)隱藻培養(yǎng)到第四天時(shí)每組取兩份5 mL新鮮藻液,一份利用TU-1900紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)直接測(cè)定藻液的吸收光譜;另一份經(jīng)過(guò)2%的丙酮抽提葉綠素后測(cè)定630 nm(Chl a)和663 nm(Chl c)處的吸收值,根據(jù)JEFFREY公式[20]計(jì)算Chl a/c比值。

離心收集培養(yǎng)至第四天的六組藻細(xì)胞,用高壓滅菌后的海水懸浮。將等質(zhì)量(每組0.021 g)的藍(lán)隱藻藻液稀釋4倍,測(cè)定400～750 nm范圍內(nèi)等質(zhì)量吸收光譜;稀釋11倍,利用LS55熒光分光光度計(jì)測(cè)700 nm發(fā)射光下的400～700 nm范圍激發(fā)光譜和436、460 及580 nm激發(fā)光下的600～750 nm發(fā)射光譜。

1.2 藍(lán)隱藻藻藍(lán)蛋白超速離心分離

六組藍(lán)隱藻樣品,利用單細(xì)胞壓力破碎儀進(jìn)行破碎,破碎條件和操作參照文獻(xiàn)[19],細(xì)胞破碎液經(jīng)Beckman Coulter超速冷凍離心機(jī)于4 ℃,90 000×g離心20 min,重復(fù)3次除去膜碎片和未破碎藻體沉淀,收集富含PC645的藍(lán)色上清液,調(diào)至A645=1.0,測(cè)定吸收、熒光光譜,用于后期純化。

1.3 藍(lán)隱藻藻藍(lán)蛋白純化

六組樣品經(jīng)過(guò)超速離心后,得到的上清PC645樣品濃縮使其A645=15,進(jìn)行Sephadex G-100凝膠過(guò)濾層析。進(jìn)樣速度為15 mL/h,洗脫速度為30 mL/h,洗脫液為50 mmol/L、pH 7的PBS緩沖液,過(guò)程中利用HD-988核酸蛋白檢測(cè)儀記錄A280處的洗脫曲線(xiàn)。收集第一次凝膠過(guò)濾層析(MI)洗脫下來(lái)的PC645樣品,收集A645/A280>4的樣品,超濾濃縮至A645=15后進(jìn)行第二次凝膠過(guò)濾層析(MII),收集A645/A280>7的PC645樣品,4 ℃冰箱保存。

1.4 藍(lán)隱藻藻藍(lán)蛋白光譜測(cè)定

經(jīng)凝膠過(guò)濾層析純化后的各組PC645樣品濃縮至A645=1.5,測(cè)定250～750 nm范圍內(nèi)吸收光譜、700 nm發(fā)射光下的400～700 nm范圍內(nèi)激發(fā)光譜和580 nm激發(fā)光下的600～750 nm范圍內(nèi)的發(fā)射光譜。

1.5 非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳

六組光照條件下培養(yǎng)得到的PC645純化后,可采用非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳的方法檢測(cè)純度。選取pH 8.3的Tris-Gly體系,分離膠pH 8.8、濃度10%,濃縮膠pH 6.8、濃度4%,具體操作參見(jiàn)文獻(xiàn)[21],但需在上槽的電極液中加入0.01%的SDS。電泳結(jié)束后,在BioSpectrum Imaging System UVP凝膠成像系統(tǒng)進(jìn)行紫外拍照,后進(jìn)行考馬斯亮藍(lán)染色,脫色后于白光下拍照保存。

1.6 SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳

六組不同光照條件培養(yǎng)后獲取的純化后的PC645,調(diào)節(jié)A645為1.5且取等量樣品,利用三氯乙酸(TCA)使樣品沉降,分離膠pH 8.8、濃度13%,濃縮膠pH 6.8,濃度4%,SDS-PAGE電泳參照LAEMMLI[22]方法進(jìn)行。電泳結(jié)束后在紫外燈下拍照,后進(jìn)行考馬斯亮藍(lán)染色,脫色后于白光下拍照保存。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照條件下藍(lán)隱藻的培養(yǎng)

本實(shí)驗(yàn)條件下培養(yǎng)的藍(lán)隱藻,在第3～4天左右進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。六組不同光照條件下培養(yǎng)的藍(lán)隱藻的生長(zhǎng)情況如圖1所示,藻液從剛接種時(shí)的淺綠色逐漸加深至呈深綠色。在相同接種量的情況下,根據(jù)培養(yǎng)至第4天的藻體顏色進(jìn)行判斷,六組不同光照條件的藻體細(xì)胞生長(zhǎng)密度由低到高順序?yàn)?級(jí)12 h、1級(jí)12 h、0級(jí)24 h、2級(jí)12 h、1級(jí)24 h和2級(jí)24 h。這一現(xiàn)象在藻體原液吸收光譜(圖2(a))中得到證實(shí)。可以說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)所涉及的光照強(qiáng)度范圍內(nèi),藍(lán)隱藻細(xì)胞的生長(zhǎng)速度與光照周期內(nèi)光照強(qiáng)度呈正相關(guān)。但六組不同光照條件下培養(yǎng)的藍(lán)隱藻中,藻藍(lán)蛋白與葉綠素相對(duì)含量?jī)H憑對(duì)藻體顏色的判斷并不明確。

圖1 藻體細(xì)胞的培養(yǎng)

圖2 不同光照條件下培養(yǎng)的藻體細(xì)胞的吸收光譜

2.1.1 藻細(xì)胞吸收光譜 原液吸收光譜(圖2(a)),通過(guò)色素含量變化可反映不同光照條件下藻細(xì)胞的生長(zhǎng)速度。結(jié)果顯示,隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng),藻細(xì)胞中各種色素,包括Chl a(437～438 nm和679～682 nm)、Chl c(465 nm)、類(lèi)胡蘿卜素(497 nm)和PC645(580～650 nm)的吸收峰明顯升高,與通過(guò)培養(yǎng)液顏色觀(guān)察得到的趨勢(shì)一致。另外1級(jí)12 h的樣品吸收值低于0級(jí)24 h的樣品,2級(jí)12 h的樣品吸收值低于1級(jí)24 h的樣品,說(shuō)明光通量總值相近情況下,光照時(shí)間長(zhǎng)有利于藻細(xì)胞生長(zhǎng)。

等質(zhì)量藻體吸收光譜(圖2(b))可反映各種色素(或色素蛋白復(fù)合物)的相對(duì)積累情況。以2級(jí)24 h樣品的吸收光譜為基準(zhǔn),對(duì)六組樣品679～750 nm之間的吸收峰垂直差進(jìn)行歸一化處理。結(jié)果顯示,在465 nm處Chl c的吸收峰以及在584、627和652 nm處藻藍(lán)蛋白的吸收值在六組樣品之間是存在差異的,1級(jí)12 h樣品在584 nm處的吸收峰與其他五組樣品相比較低,但由于藻體細(xì)胞懸浮液并非真溶液,測(cè)量過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大程度的散射,導(dǎo)致測(cè)得吸收光譜會(huì)有明顯的噪聲波動(dòng)而影響對(duì)圖譜的規(guī)律性分析。測(cè)定各組藻體細(xì)胞樣品中Chl a和Chl c含量并計(jì)算Chl a/c比值,結(jié)果如表1。

表1 不同光照條件下培養(yǎng)的藻體細(xì)胞的葉綠素含量

Chl c是只存在于捕光復(fù)合物中的輔助色素,Chl a與 Chl c相對(duì)含量變化可以反映出類(lèi)囊體膜上處于光合系統(tǒng)外圍的捕光復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和含量的變化。由表1可知,Chl a和Chl c含量分別隨光照強(qiáng)度的增加而呈增加趨勢(shì),均在1級(jí)24 h時(shí)達(dá)到最高,與藻體細(xì)胞密度增長(zhǎng)呈正相關(guān),與吸收光譜變化規(guī)律一致。但實(shí)驗(yàn)所涉及的光照條件變化范圍內(nèi),六組不同光照條件下樣品Chl a/c比值的變化不明顯,基本維持在4.5～4.9 μg/mL,說(shuō)明兩種葉綠素含量幾乎呈等比例趨勢(shì)增加,Chl a/c-蛋白復(fù)合物的大小和含量沒(méi)有顯著變化。

2.1.2 藍(lán)隱藻藻細(xì)胞熒光光譜 六組不同光照條件下培養(yǎng)藻細(xì)胞的熒光發(fā)射光譜(圖3(a)～(c))峰形大致相似。當(dāng)給予436 nm和460 nm的激發(fā)光時(shí),各組藻細(xì)胞樣品均只產(chǎn)生682～683 nm(PSⅡ的Chl a)處的熒光發(fā)射峰,表明在活體狀態(tài)下的藻細(xì)胞中,Chl c吸收的能量全部傳遞給了Chl a,且是波長(zhǎng)稍長(zhǎng)的Chl a(683 nm),其光能傳遞效率可達(dá)100%。當(dāng)給予580 nm (PC645的主要吸收光)的激發(fā)光時(shí),產(chǎn)生位于663 nm屬于PC645的特征末端熒光發(fā)射峰,以及680 nm屬于PSⅡ的Chl a熒光發(fā)射峰。通過(guò)對(duì)663 nm的熒光發(fā)射峰進(jìn)行歸一化處理發(fā)現(xiàn),低光照強(qiáng)度的樣品中663 nm處峰為發(fā)射主峰,說(shuō)明在這幾組藻體細(xì)胞中,有相當(dāng)一部分 PC645 是以游離形式存在的,其吸收的光能并沒(méi)有傳遞給

圖3 不同光照條件下培養(yǎng)的藻體細(xì)胞的熒光光譜

反應(yīng)中心用于光合作用,而是以熒光的形式耗散掉,這一部分PC645的功能是富余的;同時(shí),在580 nm激發(fā)光下,產(chǎn)生屬于PSⅡ的Chl a的位于680～681 nm處的熒光發(fā)射峰,說(shuō)明PC645更傾向于將吸收的光能傳遞給短波長(zhǎng)Chl a。此外,680 nm處峰與663 nm處峰相比較,低光照強(qiáng)度時(shí)680 nm處的峰值較低,但在2級(jí)光照的樣品中680 nm峰高于663 nm,說(shuō)明低光照強(qiáng)度對(duì)藻藍(lán)蛋白的積累比例更高,當(dāng)光照強(qiáng)度變強(qiáng)時(shí),游離的藻藍(lán)蛋白積累量逐漸減少,傳遞給短波長(zhǎng)Chl a的光能增多。

藻體細(xì)胞熒光激發(fā)光譜(圖3(d))顯示,在700 nm發(fā)射波長(zhǎng)下,藻體細(xì)胞主要在580、625和642 nm產(chǎn)生屬于PC645的激發(fā)峰,這表明對(duì)700 nm處的熒光貢獻(xiàn)主要來(lái)自于PC645,而Chl a(436 nm)和Chl c(458 nm)以及類(lèi)胡蘿卜素(499 nm)的激發(fā)貢獻(xiàn)并不明顯,且六組樣品激發(fā)光譜激發(fā)峰的高低變化趨勢(shì)與熒光發(fā)射光譜類(lèi)似。調(diào)整各組樣品在436 nm處的熒光激發(fā)峰等高,結(jié)果顯示低光照強(qiáng)度樣品在屬于PC645的642 nm處激發(fā)峰比Chl a在436 nm 和 Chl a在458 nm處的激發(fā)峰高,再次證明PC645在低光照強(qiáng)度培養(yǎng)的藻細(xì)胞中積累相對(duì)更多。對(duì)適應(yīng)低光照強(qiáng)度生長(zhǎng)的隱藻來(lái)說(shuō),藻膽蛋白作為其另一套捕光復(fù)合物在低光照時(shí)積累更多,有利于提高捕光能力,這一結(jié)論與其生境情況相適應(yīng)。

2.2 粗PC645的分離與光譜表征

不同光照條件下培養(yǎng)的藍(lán)隱藻破碎后經(jīng)過(guò)超速離心得到的上清吸收光譜如圖4(a)所示。各樣品在可見(jiàn)光區(qū)吸收光譜比較相似,均有來(lái)自于PC645中β亞基的二氫膽綠素(15,16-dihydrobiliverdin,DBV)的580 nm和藻藍(lán)膽素(phycocyanobilin,PCB)的645nm處的特征吸收峰,α亞基上的2個(gè)中膽綠素(mesobiliverdin,MBV)色基產(chǎn)生位于625 nm處的肩峰。280 nm處為蛋白質(zhì)吸收峰,此外350～400 nm與四吡咯色基有關(guān)的吸收峰起伏程度略有所差異。六組樣品尤其是0級(jí)12 h的樣品,經(jīng)過(guò)超速離心分離后仍含有相當(dāng)量的無(wú)色雜蛋白,上清液A645/A280約在1.1～1.4,因此需進(jìn)一步純化。

圖4 超速離心后的PC645樣品光譜

熒光光譜(圖4(b))顯示,六組樣品在580 nm激發(fā)光下都只產(chǎn)生位于660 nm處的PC645特征熒光發(fā)射峰;而在700 nm的發(fā)射光下,只產(chǎn)生屬于PC645的位于580、625、645 nm的特征熒光激發(fā)峰,說(shuō)明六組樣品亞基內(nèi)部色基結(jié)合狀態(tài)完好。

2.3 PC645凝膠過(guò)濾層析純化與表征

2.3.1 PC645的凝膠過(guò)濾層析純化 樣品在MI洗脫曲線(xiàn)(圖5(a))中出現(xiàn)3個(gè)洗脫峰,位于76～80 mL附近的洗脫峰峰值較高,此處樣品呈現(xiàn)淡黃綠色,是富含葉綠素或類(lèi)胡蘿卜素的大分子蛋白復(fù)合物成分;位于150～154 mL處洗脫峰,樣品呈現(xiàn)藍(lán)色,為富含藻藍(lán)蛋白PC645的組分;位于266～277 mL的洗脫峰處的樣品無(wú)明顯顏色,其成分尚不明確,該類(lèi)蛋白出峰在PC645之后,其分子質(zhì)量比PC645小,推測(cè)為小分子無(wú)色雜蛋白或葉綠素蛋白復(fù)合物的脫輔基蛋白。藍(lán)色樣品的MII洗脫曲線(xiàn)(圖5(b))均只產(chǎn)生一個(gè)位于150～154 mL處的藍(lán)色的窄峰,為富含藻藍(lán)蛋白PC645的組分,它們具有相同的分子質(zhì)量,應(yīng)為穩(wěn)定存在的異二聚體形式。

圖5 PC645樣品的MI(a)和MII(b)洗脫曲線(xiàn)

2.3.2 PC645的光譜測(cè)定 經(jīng)過(guò)兩次凝膠過(guò)濾層析純化后的六組樣品的吸收光譜(圖6(a))和熒光光譜(圖6(b))峰完全一致。與超速離心后上清液的吸收光譜比較,層析純化后得到的PC645樣品吸收光譜中280 nm處的峰值明顯降低,A645/A280>7,說(shuō)明各組樣品已充分去除了無(wú)色雜蛋白。

圖6 凝膠過(guò)濾層析純化PC645樣品的光譜

2.3.3 PC645的純度鑒定 非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳結(jié)果(圖7)表明,純化后各組PC645樣品經(jīng)考馬斯亮藍(lán)染色后只有一條帶,紫外光下也只呈現(xiàn)單一熒光帶,說(shuō)明各組樣品中成分均一,無(wú)其他雜蛋白。

圖7 凝膠過(guò)濾層析純化PC645樣品的非變性電泳圖

2.3.4 SDS-PAGE亞基組成分析 各組PC645樣品經(jīng)SDS-PAGE電泳后(圖8)均呈現(xiàn)3條熒光帶,從下至上依次為10 kU的α亞基、15.9 kU的β2和17.9 kU的β1亞基。由于β亞基中含有2個(gè)PCB色基和1個(gè)DBV色基共3個(gè)色基,因此其熒光較強(qiáng),而α亞基中只含有一個(gè)MBV色基,熒光相對(duì)較弱。對(duì)比各組條帶的熒光強(qiáng)度顯示,六組樣品中α亞基的相對(duì)含量相差不大,說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的光照條件范圍內(nèi),對(duì)α亞基(包括α1和α2)的相對(duì)含量影響不明顯。六組樣品中均存在β1和β2亞基,但兩者的相對(duì)含量有所不同,0級(jí)時(shí),照光24 h的樣品中β2亞基含量比12 h更高;1級(jí)時(shí),照光12 h和24 h的樣品中β2亞基含量相近;而2級(jí)時(shí),照光24 h的樣品中β2亞基含量低于12 h。PC645樣品中β2亞基含量在0級(jí)和1級(jí)光照條件下隨光照時(shí)間的加長(zhǎng)而增加,但光照強(qiáng)度過(guò)高或光照時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的光照周期(如2級(jí)24 h)對(duì)PC645樣品中β2亞基的積累不利。

圖8 凝膠過(guò)濾層析純化的PC645樣品的SDS-PAGE電泳圖

3 討 論

隱藻的捕光系統(tǒng)包括位于類(lèi)囊體膜上的脂溶性Chl a/c-蛋白復(fù)合物和位于類(lèi)囊體腔中的藻藍(lán)蛋白兩類(lèi)。研究表明,低光強(qiáng)或常規(guī)光強(qiáng)下生長(zhǎng)的隱藻G.theta細(xì)胞中,相對(duì)于葉綠素而言藻紅蛋白PE545積累更多,且儲(chǔ)備是冗余的,表現(xiàn)為處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞在77 K低溫?zé)晒獍l(fā)射光譜中可產(chǎn)生屬于游離PE545的578 nm熒光發(fā)射;而該熒光在高光條件下培養(yǎng)的藻體細(xì)胞中消失,因此認(rèn)為高光條件下藻膽蛋白可能發(fā)生了降解,且表達(dá)量降低,但儲(chǔ)備量降低的藻膽蛋白卻可以100%的高效率將吸收的激發(fā)光全部傳遞給光合反應(yīng)中心,因而不再顯示游離PE545的578 nm熒光發(fā)射[19]。模擬室內(nèi)、陰天室外、晴天室外背陰三個(gè)常見(jiàn)光照條件下,每個(gè)光照強(qiáng)度下又設(shè)置照光12 h與24 h,設(shè)置六組不同光照條件對(duì)藍(lán)隱藻進(jìn)行培養(yǎng)。結(jié)果顯示,在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi),高光照強(qiáng)度有利于藍(lán)隱藻細(xì)胞的生長(zhǎng),且連續(xù)光照更有利;光照強(qiáng)度低有利于PC645的積累,在0級(jí)12 h時(shí),藍(lán)隱藻藻細(xì)胞中Chl a/c-捕光天線(xiàn)相對(duì)含量最小,光能捕獲更大比例依賴(lài)于藻藍(lán)蛋白;光照增加后,藍(lán)隱藻對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞Chl a/c比值穩(wěn)定在4.5～4.9之間,與葉綠素相比,藻藍(lán)蛋白的相對(duì)含量逐漸降低,說(shuō)明1級(jí)12 h或0級(jí)24 h以上,光照對(duì)Chl a/c-外周捕光復(fù)合物影響不明顯,主要影響的是水溶性的藻膽蛋白,推測(cè)后者在隱藻的光適應(yīng)機(jī)制中可能擔(dān)負(fù)更大的調(diào)節(jié)作用。

SDS-PAGE電泳圖顯示,從不同光照條件培養(yǎng)下的藻體中純化的PC645,各亞基含量有所差異,1級(jí)12 h和24 h的PC645樣品中β2亞基含量較其它樣品略多,似乎PC645樣品中β2亞基含量比例在1級(jí)光照條件下更高,更高的光照強(qiáng)度和更長(zhǎng)的光照周期,都不利于PC645樣品中β2亞基的積累,但對(duì)α亞基(包括α1和α2)的相對(duì)含量影響不明顯。實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果表明,β2亞基的pI小于5.7,因而在異二聚體結(jié)構(gòu)中,與pI=6.2的β1亞基相比,和堿性的α1亞基的相互作用更強(qiáng),可有效地中和其所帶電荷。含β2亞基的PC645親水性相對(duì)于不含β2亞基只含兩個(gè)β1亞基的PC645來(lái)說(shuō)更弱[20],因而可能與鑲嵌在類(lèi)囊體膜上的脂溶性的葉綠素蛋白復(fù)合物的作用更加便利。本實(shí)驗(yàn)中0級(jí)和1級(jí)光照條件下β2亞基含量比例隨光照程度增高而升高,由此可以推測(cè),光照強(qiáng)度增高,PC645與類(lèi)囊體膜上的捕光Chl a/c2-蛋白復(fù)合物以及反應(yīng)中心作用更強(qiáng);但光照繼續(xù)增強(qiáng)時(shí),又表現(xiàn)為相互作用削弱。β2亞基的存在不僅意味著隱藻藻膽蛋白亞基組裝方式存在異質(zhì)性,不再只有(α1β) (α2β)一種,且PC645不同的異二聚體形式還可能與其光能傳遞功能的差異性和可調(diào)性有關(guān)。