速生集胞藻6803光合放氧速率、生長曲線及基因組分析（三）
藍藻光反應中吸收的光能先被轉換為電能，緊接著高能電子攜帶的能量沿著光合電子傳遞鏈(photosynthetic electron transport,PET)從PSII傳遞至PSI，實現光能到化學能的轉換。相對電子傳遞速率[relative electronic transmission rate,rETR(II),rETR(I)]、實際光量子產率[light quantum yield,Y(II),Y(I)]是葉綠素熒光動力學與P700測定中獲得的重要光化學活性參數，其中rETR(II)與rETR(I)被用于表征PSII與PSI的電子傳遞速率快慢，Y(II)與Y(I)被用于表征PSII與PSI的光合效率高低。
如圖4A所示，在0–100μmol/(m2·s)低光強區間，高光6803與野生型6803的rETR(II)數據均隨光強的升高而變大，并且數值接近。在100–933μmol/(m2·s)光強區間，高光6803與野生型6803的rETR(II)差異隨光強提高從5.7%擴大到50.9%。在0–2 293μmol/(m2·s)光強區間，野生型6803的rETR(II)在1 468μmol/(m2·s)光強處測得最大值55.9±5.3，后續不再隨光強提高而增大。而高光6803的rETR(II)曲線一直保持升高趨勢，并在光強2 293μmol/(m2·s)處達到最大值108.3±1.3，比野生型6803高1倍。綜上所述，相較于野生型6803，高光6803在中、高光強區間的rETR(II)數據明顯更高。
如圖4B所示，在0–2 293μmol/(m2·s)光強區間，2株集胞藻6803的Y(II)數據均隨光強提高而降低。在0–100μmol/(m2·s)低光強區間，野生型6803與高光6803的Y(II)數據無明顯差異；在100–933μmol/(m2·s)光強區間，2株集胞藻6803的Y(II)差值由5.7%增大至51.1%，并在2 293μmol/(m2·s)光強處擴大到1倍。
由上述圖4A與圖4B可知，在0–100μmol/(m2·s)低光強區間，2株集胞藻6803的rETR(II)與Y(II)數值接近；隨著光強繼續升高，在中、高光強區間，高光6803的rETR(II)和Y(II)數據開始明顯高于野生型6803。該趨勢與它們光合放氧速率的變化趨勢一致，說明野生型6803的PSII光化學活性明顯低于高光6803。
我們通過測定rETR(I)和Y(I)的變化曲線，比較分析2株集胞藻6803的PSI光化學活性。如圖4C所示，在0–100μmol/(m2·s)低光強區間，野生型6803與高光6803的rETR(I)數據均隨光強升高而變大，與rETR(II)類似，并且2株集胞藻6803的rETR(I)差異不超過11.2%；在100–933μmol/(m2·s)光強區間，2株集胞藻6803的rETR(I)差值從7.1%擴大到32.5%；野生型6803的rETR(I)在1 468μmol/(m2·s)光強時測得最大值為222.6±16.7，后續不再增大。高光6803的rETR(I)變化趨勢與rETR(II)相似，最大值422.2±4.7于光強2 293μmol/(m2·s)處測得。
如圖4D所示，在0–100μmol/(m2·s)低光強區間，高光6803與野生型6803的Y(I)數據都隨光強升高而變小，并且Y(I)差異不超過11.2%；在100–2 293μmol/(m2·s)光強區間，高光6803的Y(I)數據開始明顯高于野生型6803，差距從7.0%擴大到32.5%。Y(I)與Y(II)變化趨勢一致。
綜上，通過對高光6803與野生型6803的rETR(II)、Y(II)、rETR(I)、Y(I)等光化學參數隨光強變化的趨勢比較分析，發現高光6803的rETR和Y數據(PSII與PSI)在中、高光強下均明顯高于野生型6803，最大差距可超過1倍。這些結果說明在高光強下，高光6803具有更高的光化學活性與效率。
圖4高光6803與野生型6803的光合生理參數比較
小結
獲得1株快速生長的集胞藻高光6803，其生長速率和光合活性均遠高于普通集胞藻6803，并且性狀穩定；其最短倍增時間約3.1 h，與已報道的速生聚球藻UTEX 2973相當；其在900μmol/(m2·s)的高光強下仍可快速生長，并且最適光強是野生型集胞藻6803的3倍以上。
2.4高光6803基因組分析
為研究高光6803利用高光快速生長的內在機制，我們對高光6803進行基因組測序，通過與NCBI數據庫中野生型6803基因組序列進行比較分析，以發現高光6803基因組中的特有突變。
自1968年集胞藻6803于野外獲得后，經長時間傳代、不同環境培養，該藻已進化出序列、表型存在差異的多種突變株，截至目前，已有11組帶注釋的集胞藻6803基因組數據保存在NCBI數據庫中(GCF_000009725.1,GCF_018845095.1,GCF_000270265.1,GCF_022869765.1,GCF_000340785.1,GCF_001318385.1,GCF_000284135.1,GCF_000284455.1,GCF_000284215.1,GCF_011392055.1,GCF_026127295.1)。為排除可能因不同培養條件而引入的變量干擾，我們選擇了在常規培養環境下生長的野生型6803的基因組數據作為參考基因組(GCF_000009725.1,BA000022.2)。