Skeletonema subsalsum (A.Cleve) Bethge
3.2.5. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng ở cùng cường độ 20 µmol photon.m-2.s-1 lên s ự tăng trưởng của Skeletonema subsalsum
(A.Cleve) Bethge
Độ dài bước sóng ánh sáng có ý nghĩa sinh thái vô cùng quan trọng đối với thực vật nói chung và vi tảo nói riêng (6TBùi Trang Việt, 20020T6T). Cả quá trình quang hợp và tăng trưởng của vi tảo đều chịu tác động của thành phần quang phổ ánh sáng (Nielsen M. V., Sakshaug E., 1993)
Dưới ở các nghiệm thức đối chứng, AS đơn sắc xanh dương, đỏ, xanh lục, tím, màu nâu vàng của dịch nuôi đậm dần từ ngày đầu đến khoảng cuối pha log, giữ ổn định ở pha cân bằng ngắn, sau đó nhạt màu dần, kèm hiện tượng kết vón và lắng xuống đáy bình ở pha suy vong. Trong đó, màu nâu vàng dịch nuôi dưới điều kiện đối chứng và ánh sáng xanh lục đậm hơn so với dịch nuôi dưới ánh sáng xanh dương, đỏ và tím. Sự thay đổi màu sắc dịch nuôi tương ứng với sự thay đổi về hình thái tế bào và đường cong tăng trưởng. Về mặt hình thái tế bào, trên mẫu nguồn đã được xử lí thiếu sáng, ánh sáng trắng, ánh sáng xanh dương, ánh sáng đỏ, ánh sáng xanh lục, ánh sáng tím ở cường độ 20 µmol photon.mP
-2P P .sP -1 P đều kích thích tế bào nhanh chóng phân chia ngay ngày đầu sau khi cấy chuyền, sắc tố đậm, chiếm trọn thể tích tế bào từ ngày 2 đến ngày 4. Cùng với sự gia tăng về hàm lượng sắc tố, CĐQH, CĐHH cũng tăng nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của tế bào.
Tuy nhiên, tế bào chết xuất hiện dưới ánh sáng đỏ vào ngày thứ 5, sớm hơn so với đối chứng và với các nghiệm thức AS xanh dương một ngày; sớm hơn 2 ngày so với AS xanh lục, và sớm hơn 3 ngày so với AS tím.
Ở cùng cường độ 20 µmol photon.mP -2
P
.sP -1
P
, quần thể S. subsalsum (A.Cleve) Bethge dưới các nghiệm thức đều cho đường cong tăng trưởng dạng chữ S.
Nghiệm thức AS xanh dương, AS đỏ cùng đạt mật độ cực đại vào ngày 4, cùng thời điểm với đối chứng và mật độ tương đương so với đối chứng trong suốt quá trình tăng trưởng. Ánh sáng đơn sắc tím cho mật độ tế bào thấp rõ rệt và thời gian đạt cực đại lâu hơn so với đối chứng. Theo 0TNguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng, 2008, phản ứng quang hoá chỉ có thể xảy ra trong giới hạn lượng tử từ 147 đến 587 kJ/mol. Như vậy, trong các lượng tử của tia đỏ (176 kJ/mol) chứa một năng lượng đủ để thực hiện các phản ứng quang hoá. Trong khi hấp thu lượng tử tia xanh (261 kJ/mol), các phân tử 0Ttham gia phản ứng sẽ thu được năng lượng dư thừa. Và năng lượng dư thừa sẽ cao hơn khi 0Tcác phân tử 0Ttham gia phản ứng hấp thu lượng tử tia tím.
Khi nuôi dưới ánh sáng đơn sắc xanh lục, quần thể vi tảo đạt đỉnh tăng trưởng vào ngày 5, mật độ cực đại không có khác biệt với đối chứng, tuy nhiên quần thể suy vong chậm hơn và mật độ tế bào cao hơn đối chứng vào các ngày cuối của quá trình tăng trưởng. Theo Richmond Amos, (2004), hai điều nổi bật cần quan tâm trong nuôi cấy thu sinh khối vi tảo là: sự thâm nhập của ánh sáng theo độ sâu trong nuôi cấy (cho thấy vai trò quan trọng của bước sóng ánh sáng) và mật độ tế bào0T. Ba vùng bước sóng cần đòi hỏi là: vùng xanh dương, 400 – 500 nm; vùng xanh lục, 500 – 600 nm (vùng được hấp thụ yếu bởi diệp lục tố và carotenoid); vùng đỏ, 600 – 700nm0T(chứa cực đại hấp thu của diệp lục tố ở 678nm). Theo ghi nhận thì sự thâm nhập theo độ sâu của vùng đỏ và vùng xanh dương nhỏ hơn đến 20 lần so với vùng xanh lục (tuy được hấp thụ yếu hơn). Vì vậy, ánh sáng xanh lục có thể có vai trò quan trọng trong nuôi cấy vi tảo với mật độ cao – trong đó tế bào có thể bị giới hạn ánh sáng mạnh (Gitelson et al., 1996, 2000) vẫn tăng được lượng ánh sáng đến
trung tâm phản ứng. Hơn nữa, theo Dương Đức Huyến, 2009; Hoàng Thị Sản, 2003, tảo silic thường gặp ở vùng nước trong suốt có độ sâu 50 – 65 m. Ở ngoài biển, chúng có thể phân bố ở độ sâu tới 100 – 350 m. Do đó, dù đạt mật độ cao nhất chậm hơn so với đối chứng một ngày nhưng mật độ tế bào dưới ánh sáng xanh lục cao hơn và giảm chậm hơn đối chứng khi quần thể rơi vào pha suy vong.
Theo 0TNguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng, 2008; Bùi Trang Việt, 2002, diệp lục tố a có đỉnh hấp thu tại ánh sáng đỏ và quang hợp đạt hiệu quả nhất khi được chiếu tia đỏ.Tuy nhiên, khi chiếu ánh sáng đỏ suốt các giai đoạn tăng trưởng
S.subsalsum (A.Cleve) Bethge lại không cho CĐQH đạt cao nhất, điều này có thể do ánh sáng đỏ kích thích sự hình thành 0Tnhiều gluxit hơn ánh sáng bước sóng ngắn (như xanh dương, tím, xanh lục); nhưng thành phần axit amin, protein chủ yếu được tạo ra dưới ánh sáng có bước sóng ngắn lại ít. Hơn nữa các thành phần này tham gia tạo các phức hợp với sắc tố trên màng thylakoid. Do đó, việc chiếu ánh sáng đỏ suốt quá trình tăng trưởng cũng không đẩy mạnh quá trình quang hợp của vi tảo. Nhưng theo Carvalho et al., 2011, trong quang phổ ánh sáng đầy đủ thì khoảng một nửa trong số đó là hữu ích cho quang hợp (400 – 700nm) và thường được sử dụng cho vi tảo tăng trưởng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã công nhận rằng ánh sáng màu xanh dương (420 – 450 nm) và cam đỏ (660 – 700 nm) cho hiệu quả quang hợp như quang phổ của ánh sáng đầy đủ. Nhận định này phù hợp với kết quả thí nghiệm dưới ánh sáng xanh dương ở cường độ 20 µmol photon.mP
-2P P .sP -1 P .
Trong khi đó, CĐHH của quần thể vi tảo dưới các ánh sáng đơn sắc khác nhau chủ yếu khác nhau về thời gian đạt đỉnh hô hấp: ánh sáng xanh dương và ánh sáng đỏ đạt đỉnh hô hấp vào ngày 5, chậm hơn một ngày và chậm hơn ba ngày đối với ánh sáng xanh lục và ánh sáng tím so với đối chứng. Có thể đỉnh hô hấp của quần thể vi tảo dưới các ánh sáng đơn sắc chậm hơn một ngày so với đỉnh mật độ, lúc này, mật độ tế bào quá cao, dẫn đến sự cạnh tranh về dưỡng khí cũng như các chất dinh dưỡng khác, quần thể đẩy mạnh hô hấp cho các nhu cầu tăng trưởng trước khi vào pha suy vong.
Dưới ảnh hưởng của các ánh sáng đơn sắc khác nhau, độ đậm của dịch trích diệp lục tố khác nhau. Ánh sáng tím và xanh dương cho màu sắc dịch trích nhạt màu hơn so với dịch trích diệp lục tố dưới điều kiện đối chứng, với ánh sáng xanh lục và với ánh sáng đỏ qua tất cả các ngày của quá trình tăng trưởng. Sự biến đổi độ đậm của màu xanh lục đặc trưng cho dịch trích diệp lục tố cũng tương ứng với hàm lượng diệp lục tố trong kết quả thí nghiệm. Hàm lượng diệp lục tố trong các nghiệm thức AS xanh dương, AS đỏ, AS xanh lục, AS tím luôn thấp hơn ở mức có ý nghĩa so với đối chứng qua các ngày tăng trưởng. Kết quả này phù hợp với nhận định của
0T
Humphrey, 1983; Rivkin, 1989 trên một số loài tảo khác0T. Điều này có thể lí giải cho sự thấp hơn về CĐQH, CĐHH của các nghiệm thức so với đối chứng. Tuy nhiên, theo 0TWallen, Geen, 1971, ở một số loài tảo, hàm lượng diệp lục tố a dưới ánh sáng xanh dương kết hợp với xanh lục cao hơn so với dưới ánh sáng trắng, ở một số loài khác kết quả lại không có sự khác biệt (Holdsworth, 1985).
3.2.6. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng ở cùng cường độ 50 µmol photon.m-2.s-1 lên sự tăng trưởng của Skeletonema subsalsum