入侵植物化感抑藻物质及作用机制的研究

本项目拟以陆生入侵植物加拿大一枝黄花为研究对象，选择典型有害藻种铜绿微囊藻为控制目标，多学科交叉开展以下研究：（1）利用现代化学分析技术分离鉴定加拿大一枝黄花化感抑藻物质组分；（2）利用现代分子细胞生物学技术比较化感物质作用下藻细胞膜完整性和脂酶活性与抗氧化酶系活性、抗氧化生化小分子合成、丙二醛积累之间的关系，明确化感物质作用藻细胞的方式；研究藻细胞超微结构与光合系统生理学特征的变化，提出化感物质作用藻细胞消亡的路径；全面阐明化感物质抑藻的作用模式；（3）同时利用蛋白质组学技术，比较化感物质作用前后藻细胞差异表达的蛋白质，寻找化感物质作用的分子靶标，并研究该靶标在不同藻种中的表达，明确化感物质选择性抑藻作用的分子基础；最终揭示加拿大一枝黄花化感抑藻的作用机制；本研究的开展不仅将为开发新型控藻技术奠定基础，而且也为加拿大一枝黄花的综合治理与利用提供新的思路。

选择以铜绿微囊藻为目标藻种，对入侵植物加拿大一枝黄花化感抑藻物质进行分离鉴定，确定其中的活性抑藻成分。在化感物质作用下，藻细胞亚显微、抗氧化体系、细胞膜和光合系统生理学特征等生理生化过程产生了一系列的变化，其中由于光合系统Ⅱ的电子传递受干扰而导致的细胞内活性氧过量积累是核心和关键，揭示了化感物质抑藻的作用模式。藻细胞消亡过程中存在细胞凋亡和细胞坏死两种死亡方式。利用iTraq技术结合nanoLC-MS/MS研究化感物质作用下表达差异的蛋白，并进行GO、KEGG和COG等生物信息学分析，筛选了加拿大一枝黄花化感物质作用的分子靶标。化感物质生态安全性研究为该技术工程应用提供了支持。.该研究利用入侵植物加拿大一枝黄花抑制藻类的生长，将抑藻化感植物筛选拓宽到陆生生态系统，同时也为这种有害植物的资源化利用开辟了新途径。将分子技术引入植物化感抑藻理论的研究，揭示了化感物质抑藻的分子机制，具有重要的科学意义。对化感抑藻物质作用机制和生态安全性的研究为该技术的工程应用提供了理论支持和可行性评价，具有重要的现实意义。