黃海海域漂浮滸苔的生理特性

摘要：研究溫度、鹽度、光強(qiáng)等重要環(huán)境因子對(duì)黃海海域漂浮滸苔PSⅡ活性（有效光化學(xué)效率ΔF/Fm′，Yield；最大光化學(xué)效率Fv/Fm）和光合放氧速率的影響。對(duì)藻體的光合生理活性而言，20～30 ℃是最適范圍，25 ℃下PSⅡ活性和光合放氧速率都較平穩(wěn)；在高溫（35 ℃）下培養(yǎng)時(shí)，漂浮滸苔很敏感，不能正常生長(zhǎng)。當(dāng)鹽度為0時(shí)，藻體的PSⅡ活性和光合放氧速率均大幅下降，轉(zhuǎn)入正常鹽度3%后，藻體的PSⅡ活性都有所回升；大多數(shù)樣品對(duì)本試驗(yàn)的高鹽度（4%）都有較好的耐受性。在試驗(yàn)光強(qiáng)范圍內(nèi)，漂浮滸苔PSⅡ活性在400 μmol/（m2·s）下的降幅較大，而 160 μmol/（m2·s） 下的活性較強(qiáng)且較平穩(wěn)；光合放氧速率表現(xiàn)出隨培養(yǎng)光強(qiáng)增大而增大的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：漂浮滸苔；光合活性；溫度；鹽度；光強(qiáng)

中圖分類號(hào)： Q945.79文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）02-0355-03

收稿日期：2014-03-17

基金項(xiàng)目：國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（編號(hào)：201205010）；江蘇省高校青藍(lán)工程資助項(xiàng)目（編號(hào)：蘇教師[2010]27號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介：姜紅霞（1977—），女，湖北武漢人，博士，副教授，主要從事藻類生理生態(tài)學(xué)研究。E-mail： hxjiang10@163.com。

通信作者：朱建一，教授，主要從事海藻生物學(xué)研究。E-mail： xupu666@163.com。2008年以來(lái)，我國(guó)黃海海域的漂浮滸苔大規(guī)模暴發(fā)，嚴(yán)重破壞了我國(guó)黃海近海海洋生態(tài)環(huán)境，已引起國(guó)內(nèi)外高度關(guān)注，并一時(shí)成為研究熱點(diǎn)[1-3]。從滸苔發(fā)生、發(fā)展的季節(jié)和區(qū)域分布可以看出，環(huán)境因素對(duì)海面漂浮滸苔的表觀景象有重要影響。對(duì)2008年青島海區(qū)漂浮滸苔的相關(guān)研究結(jié)果顯示，在5～25 ℃、光強(qiáng)10～40 μmol/（m2·s）條件下，藻體生長(zhǎng)速率隨溫度升高而增大。其中，在15～25 ℃下，生長(zhǎng)速率隨光強(qiáng)增大而增大；但在低溫（5、10 ℃）條件下，不同光強(qiáng)間的生長(zhǎng)速率差異不顯著。有人認(rèn)為，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，溫度對(duì)漂浮滸苔的生長(zhǎng)影響更明顯[1]。滸苔的廣泛分布與其很好的鹽度適應(yīng)性密切相關(guān)，有研究表明，鹽度從3%降為0.5%不會(huì)顯著改變滸苔的光合作用速率[4]；腸滸苔從自然鹽度海水（3.5%）轉(zhuǎn)入3倍鹽度的海水后，其光合放氧速率在2 min 后降低60%，但之后又開(kāi)始逐漸恢復(fù)，48 h后光合活性完全恢復(fù)，而且藻體內(nèi)起滲透調(diào)節(jié)作用的有機(jī)溶質(zhì)也同時(shí)顯著增多，表明腸滸苔對(duì)高鹽環(huán)境具有較強(qiáng)的自我調(diào)節(jié)能力[5]。以上研究尚未設(shè)置脅迫條件，無(wú)法探討其生理閾值。因此，本試驗(yàn)對(duì)江蘇省沿海主要漂浮滸苔的生理特性展開(kāi)研究，分析重要環(huán)境因子對(duì)其光合生理參數(shù)及生長(zhǎng)的影響作用，為建立黃海綠潮藻早期預(yù)警技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。

1材料與方法

1.1材料

滸苔樣品由國(guó)家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)組成員出海采集后帶回實(shí)驗(yàn)室，分別于2012年5月采自南通海區(qū)、2012年7月采自連云港海區(qū)、2013年5月采自南通海區(qū)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行挑選分離。

1.2試驗(yàn)方法

挑取單枝藻體0.15～0.20 g，于60 mL的消毒海水中培養(yǎng)。溫度試驗(yàn)設(shè)置7個(gè)梯度：5、10、15、20、25、30、35 ℃，鹽度3%；鹽度試驗(yàn)通過(guò)加入不同量NaCl來(lái)調(diào)節(jié)鹽度，設(shè)置5個(gè)梯度：0、1%、2%、3%、4%，溫度為20 ℃，均培養(yǎng)于光強(qiáng) 80 μmol/（m2·s） 的光照培養(yǎng)箱（MLR-351，日本）內(nèi)。光強(qiáng)試驗(yàn)在低溫強(qiáng)光照培養(yǎng)箱（SII 300，美國(guó)）內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置4個(gè)梯度：40、80、160、400 μmol/（m2·s），鹽度3%，溫度20 ℃。所有試驗(yàn)的光周期都為12 L/12 D，每種處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每天更換培養(yǎng)液。

PSⅡ活性的測(cè)定：每天中午用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x（PAM-Water，德國(guó)）測(cè)定光適應(yīng)樣品PSⅡ的有效光化學(xué)效率（ΔF/Fm′，Yield）[6]，暗適應(yīng)20 min以上再測(cè)定其最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）。溫度和鹽度試驗(yàn)連續(xù)若干天后，待樣品的Yield下降至0.1左右，再將前者轉(zhuǎn)入20 ℃、后者轉(zhuǎn)入鹽度3%的海水（接近自然海水）中進(jìn)行恢復(fù)培養(yǎng)并跟蹤測(cè)定PSⅡ活性。

光合放氧速率：用溶氧測(cè)定儀（YSI 5300A，美國(guó)）進(jìn)行測(cè)定，溫度、光強(qiáng)、反應(yīng)槽內(nèi)海水鹽度與待測(cè)藻體培養(yǎng)時(shí)的條件保持一致。

1.3數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”（n=3～6）表示，處理間的數(shù)據(jù)結(jié)果用方差分析（ANOVA）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，以α=0.05 為差異顯著水平。

2結(jié)果與分析

2.1環(huán)境因子對(duì)藻體PSⅡ活性的影響

2.1.1溫度對(duì)藻體PSⅡ活性的影響由圖1-a可知，溫度對(duì)漂浮滸苔藻體的生理影響較大，在20～30 ℃溫度的培養(yǎng)期間，藻體Yield保持了相對(duì)較穩(wěn)定且較高的水平，特別是 25 ℃ 下，藻體Yield始終能維持在初始水平而沒(méi)有降低；其余溫度下，藻體Yield都在培養(yǎng)后1 d就顯著降低了，之后稍有波動(dòng)，或稍有回升或繼續(xù)降低，其中在35 ℃下時(shí)，培養(yǎng)后 4 d 大幅降低，但培養(yǎng)后5 d并沒(méi)有進(jìn)一步降低，之后藻體轉(zhuǎn)入20 ℃進(jìn)行恢復(fù)培養(yǎng)（圖1中的陰影部分），回升到其他溫度下的水平。藻體的Fv/Fm變化趨勢(shì)大體與Yield相似（圖1-b），也以25 ℃下總體水平相對(duì)較高；35 ℃下持續(xù)降低，后期也能恢復(fù)。

2.1.2鹽度對(duì)藻體PSⅡ活性的影響當(dāng)鹽度為0時(shí)，藻體的PSⅡ活性均大幅減弱，藻體的Yield在培養(yǎng)后1 d就顯著降低了，僅為初始值的35%，之后有所波動(dòng)，但沒(méi)有進(jìn)一步降低（圖2），F(xiàn)v/Fm與Yield的變化趨勢(shì)相似。之后用2013年5月采集的藻體補(bǔ)充了鹽度0脅迫后的恢復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PSⅡ活性在降低至0.1左右后（培養(yǎng)后8 d），再轉(zhuǎn)入鹽度3%下培養(yǎng)2～3 d，藻體的Yield和Fv/Fm分別回升到初始值的80%和71%。endprint

2.1.3光強(qiáng)對(duì)藻體PSⅡ活性的影響光強(qiáng)試驗(yàn)結(jié)果（圖3）顯示，藻體的Yield值均在培養(yǎng)后1 d顯著降低了，之后稍有波動(dòng)；其中以光強(qiáng)為400 μmol/（m2·s）的處理下降幅較大，培養(yǎng)后1 d就比其他光強(qiáng)處理低22%～29%，但隨后差距減小，在培養(yǎng)后5d時(shí)只比其他光強(qiáng)處理低7%～16%。藻體Fv/Fm的變化大體相似，在光強(qiáng)為400 μmol/（m2·s）時(shí)顯著降低，光強(qiáng)為160 μmol/（m2·s）的Fv/Fm的值明顯較高且較為平穩(wěn)。

2.2環(huán)境因子對(duì)藻體光合放氧速率的影響

培養(yǎng)后2 d，在鹽度為0的條件下藻體的光合放氧速率顯著低于其他鹽度條件，降低了59%～64%，其他鹽度間差異不顯著（圖4-a）；培養(yǎng)后8 d，在鹽度為0的條件下藻體的光合放氧速率甚至降為負(fù)值。由圖4-b可知，隨光強(qiáng)的增大，藻體的光合放氧速率增大；培養(yǎng)后3 d，光強(qiáng)為 40 μmol/（m2·s） 處理的光合放氧速率比其他光強(qiáng)處理低38%～63%，光強(qiáng)為80 μmol/（m2·s）處理的光合放氧速率比其他較高光強(qiáng)處理低28%～40%。溫度試驗(yàn)結(jié)果（圖4-c）顯示，培養(yǎng)后2 d，35 ℃下的藻體幾乎全變白；培養(yǎng)后8 d，大多數(shù)溫度下藻體的光合放氧速率都較初始值有所降低，僅25 ℃下較平穩(wěn)，且比其他溫度下的高49%～80%。

3結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于漂浮滸苔的光合生理活性而言，20～30 ℃較合適，尤其以25 ℃最理想；藻體采集期間（5—7月），當(dāng)江蘇沿岸海面溫度為15～25 ℃時(shí)，正好處于滸苔適宜生長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)[7-8]；筆者在實(shí)際調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，6月漂浮滸苔生長(zhǎng)旺盛，此時(shí)水溫為20～25 ℃。藻體對(duì)高溫（35 ℃）很敏感，培養(yǎng)后2 d時(shí)已幾乎全變白，不能正常生長(zhǎng)，PSⅡ活性持續(xù)減弱，后期轉(zhuǎn)入20 ℃雖然也能恢復(fù)到其他溫度下的活性水平，但藻體顏色沒(méi)有恢復(fù)，與之前姜紅霞等對(duì)江蘇海域沿岸漂浮滸苔的研究報(bào)道[9]也是一致的。還有研究發(fā)現(xiàn)，水溫達(dá)25 ℃以上時(shí)，藻體活性減弱[3]，逐漸沉降從而慢慢消失。室內(nèi)研究結(jié)果表明，滸苔對(duì)鹽度有很好的適應(yīng)性[7-8]，本研究顯示在1%～4%的鹽度范圍內(nèi)，漂浮藻體光合活性都能保持較高水平，盡管采集地海水鹽度只有2.8%～3.3%；姜紅霞等也發(fā)現(xiàn)，漂浮滸苔對(duì)高鹽度（6%）有較好的耐受性[9]。高鹽脅迫下，腸滸苔內(nèi)顯著增多的蔗糖和脯氨酸起到了高滲調(diào)節(jié)作用[5]。但漂浮滸苔對(duì)低鹽脅迫（0）則很敏感；報(bào)道也顯示，滸苔在鹽度為0的條件下失去了健康的綠色，活性大幅減弱，不能生長(zhǎng)，甚至很快死亡[7-10]。本試驗(yàn)中漂浮滸苔在鹽度0下只是短期脅迫，因此鹽度恢復(fù)后其PSⅡ活性也都能很快回升。

本試驗(yàn)結(jié)果還顯示，漂浮藻體PSⅡ活性以160 μmol/（m2·s）下較高且較為平穩(wěn)；張曉紅報(bào)道，滸苔對(duì)光強(qiáng)有廣泛的適應(yīng)性，其中120 μmol/（m2·s）最適合其孢子萌發(fā)生長(zhǎng)[11]。對(duì)于漂浮于海面的滸苔而言，本試驗(yàn)光強(qiáng)范圍并沒(méi)有超過(guò)當(dāng)?shù)厍缣熘形鐣r(shí)的海面光強(qiáng)，而且光合放氧速率的測(cè)定是在5～8 min內(nèi)完成的，所以光合放氧速率隨培養(yǎng)光強(qiáng)增大而增大是可以理解的。

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