速生集胞藻6803光合放氧速率、生长曲线及基因组分析（三）
蓝藻光反应中吸收的光能先被转换为电能，紧接着高能电子携带的能量沿着光合电子传递链(photosynthetic electron transport,PET)从PSII传递至PSI，实现光能到化学能的转换。相对电子传递速率[relative electronic transmission rate,rETR(II),rETR(I)]、实际光量子产率[light quantum yield,Y(II),Y(I)]是叶绿素荧光动力学与P700测定中获得的重要光化学活性参数，其中rETR(II)与rETR(I)被用于表征PSII与PSI的电子传递速率快慢，Y(II)与Y(I)被用于表征PSII与PSI的光合效率高低。
如图4A所示，在0–100μmol/(m2·s)低光强区间，高光6803与野生型6803的rETR(II)数据均随光强的升高而变大，并且数值接近。在100–933μmol/(m2·s)光强区间，高光6803与野生型6803的rETR(II)差异随光强提高从5.7%扩大到50.9%。在0–2 293μmol/(m2·s)光强区间，野生型6803的rETR(II)在1 468μmol/(m2·s)光强处测得最大值55.9±5.3，后续不再随光强提高而增大。而高光6803的rETR(II)曲线一直保持升高趋势，并在光强2 293μmol/(m2·s)处达到最大值108.3±1.3，比野生型6803高1倍。综上所述，相较于野生型6803，高光6803在中、高光强区间的rETR(II)数据明显更高。
如图4B所示，在0–2 293μmol/(m2·s)光强区间，2株集胞藻6803的Y(II)数据均随光强提高而降低。在0–100μmol/(m2·s)低光强区间，野生型6803与高光6803的Y(II)数据无明显差异；在100–933μmol/(m2·s)光强区间，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)光强处扩大到1倍。
由上述图4A与图4B可知，在0–100μmol/(m2·s)低光强区间，2株集胞藻6803的rETR(II)与Y(II)数值接近；随着光强继续升高，在中、高光强区间，高光6803的rETR(II)和Y(II)数据开始明显高于野生型6803。该趋势与它们光合放氧速率的变化趋势一致，说明野生型6803的PSII光化学活性明显低于高光6803。
我们通过测定rETR(I)和Y(I)的变化曲线，比较分析2株集胞藻6803的PSI光化学活性。如图4C所示，在0–100μmol/(m2·s)低光强区间，野生型6803与高光6803的rETR(I)数据均随光强升高而变大，与rETR(II)类似，并且2株集胞藻6803的rETR(I)差异不超过11.2%；在100–933μmol/(m2·s)光强区间，2株集胞藻6803的rETR(I)差值从7.1%扩大到32.5%；野生型6803的rETR(I)在1 468μmol/(m2·s)光强时测得最大值为222.6±16.7，后续不再增大。高光6803的rETR(I)变化趋势与rETR(II)相似，最大值422.2±4.7于光强2 293μmol/(m2·s)处测得。
如图4D所示，在0–100μmol/(m2·s)低光强区间，高光6803与野生型6803的Y(I)数据都随光强升高而变小，并且Y(I)差异不超过11.2%；在100–2 293μmol/(m2·s)光强区间，高光6803的Y(I)数据开始明显高于野生型6803，差距从7.0%扩大到32.5%。Y(I)与Y(II)变化趋势一致。
综上，通过对高光6803与野生型6803的rETR(II)、Y(II)、rETR(I)、Y(I)等光化学参数随光强变化的趋势比较分析，发现高光6803的rETR和Y数据(PSII与PSI)在中、高光强下均明显高于野生型6803，最大差距可超过1倍。这些结果说明在高光强下，高光6803具有更高的光化学活性与效率。
图4高光6803与野生型6803的光合生理参数比较
小结
获得1株快速生长的集胞藻高光6803，其生长速率和光合活性均远高于普通集胞藻6803，并且性状稳定；其最短倍增时间约3.1 h，与已报道的速生聚球藻UTEX 2973相当；其在900μmol/(m2·s)的高光强下仍可快速生长，并且最适光强是野生型集胞藻6803的3倍以上。
2.4高光6803基因组分析
为研究高光6803利用高光快速生长的内在机制，我们对高光6803进行基因组测序，通过与NCBI数据库中野生型6803基因组序列进行比较分析，以发现高光6803基因组中的特有突变。
自1968年集胞藻6803于野外获得后，经长时间传代、不同环境培养，该藻已进化出序列、表型存在差异的多种突变株，截至目前，已有11组带注释的集胞藻6803基因组数据保存在NCBI数据库中(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)。为排除可能因不同培养条件而引入的变量干扰，我们选择了在常规培养环境下生长的野生型6803的基因组数据作为参考基因组(GCF_000009725.1,BA000022.2)。