秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)中溶解氨基酸分布特征及季節(jié)變化?

喬　玲, 米鐵柱??, 甄　毓, 古　彬, 王國(guó)善, 于志剛

(1.海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100； 2.中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100；3.海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071； 4.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；5.海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)中溶解氨基酸分布特征及季節(jié)變化?

喬玲1, 2, 3, 米鐵柱1, 2, 3??, 甄毓1, 2, 3, 古彬4, 王國(guó)善3, 5, 于志剛3, 5

(1.海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100； 2.中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100；3.海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋生態(tài)與環(huán)境科學(xué)功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071； 4.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；5.海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

摘要：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)秦皇島海域抑食金球藻褐潮暴發(fā)區(qū)的溶解氨基酸的含量、水平分布、季節(jié)變化、組成特征以及與理化因子之間的相關(guān)性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：該海區(qū)含有較高濃度的溶解結(jié)合態(tài)氨基酸(DCAA)，平均濃度為3.02μmol/L，是總?cè)芙獍被?DTAA)的主要組成部分，約占DTAA含量的85%；而溶解游離態(tài)氨基酸(DFAA)的含量較低，平均濃度為0.52μmol/L。DCAA和DFAA均有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)：3—6月有所升高，7月份明顯下降，12月又有所回升。對(duì)氨基酸和理化因子的相關(guān)性進(jìn)行分析可知，海水中溶解氨基酸與尿素呈顯著正相關(guān)(p<0.01)。海水中DFAA的個(gè)體氨基酸組成以及酸性氨基酸和堿性氨基酸含量的相對(duì)大小存在季節(jié)差異，這可能與不同種類氨基酸的來(lái)源、保存以及抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)對(duì)其利用能力不同有關(guān)。

關(guān)鍵詞：秦皇島；褐潮；抑食金球藻；溶解氨基酸

引用格式：?jiǎn)塘? 米鐵柱, 甄毓,等. 秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)中溶解氨基酸分布特征及季節(jié)變化[J]. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版)， 2016， 46(5): 95-103.

QIAO Ling, MI Tie-Zhu, ZHEN Yu, et al. Spatial distributions and seasonal variations of dissolved amino acids in the coastal waters of Qinhuangdao during brown tide[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(5): 95-103.

秦皇島海域是中國(guó)重要的扇貝養(yǎng)殖區(qū)域，海灣扇貝養(yǎng)殖已成為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的重要支撐產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，該海域扇貝養(yǎng)殖區(qū)頻繁出現(xiàn)扇貝滯長(zhǎng)、死亡等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。經(jīng)調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象與抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)褐潮的暴發(fā)密切相關(guān)[1-2]。

氮是浮游植物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)元素之一，它構(gòu)成浮游植物細(xì)胞的蛋白質(zhì)分子，并參與海洋生物的新陳代謝。溶解氨基酸是海水中溶解有機(jī)物的重要組成部分，主要由溶解游離態(tài)氨基酸(Dissolved free amino acids, DFAA)和溶解結(jié)合態(tài)氨基酸(Dissolved combined amino acid, DCAA)構(gòu)成，可作為氮源直接被藻類吸收利用[3-4]。抑食金球藻的室內(nèi)和野外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)已表明，該藻可以從多種含氮有機(jī)化合物中吸收氮元素[5]，其中氨基酸是抑食金球藻所需氮源的重要組成部分，特別在夏末，該藻從氨基酸中吸收的氮可占總氮吸收量的50%[5]。抑食金球藻的細(xì)胞密度較高時(shí)還能水解多肽，且水解速率與其細(xì)胞密度具有顯著相關(guān)性，這明顯促進(jìn)了抑食金球藻吸收利用溶解游離氨基酸、小分子多肽和多肽水解產(chǎn)物[5]。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)添加適宜濃度的谷氨酸，抑食金球藻的增長(zhǎng)速度和相對(duì)豐度也都有一定程度的增加[6]，且增長(zhǎng)速度比假微海鏈藻(Thalassiosirapseudonana)等微藻快[7]。這些研究都表明，抑食金球藻可以直接吸收或通過(guò)多肽水解間接利用海水中的溶解氨基酸。此外，在貝類養(yǎng)殖過(guò)程中，濾食性貝類的分泌物及代謝產(chǎn)物經(jīng)生物化學(xué)作用進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)，必然會(huì)改變海水中溶解氨基酸的負(fù)荷，因此也可能為抑食金球藻褐潮的暴發(fā)提供了合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件。

目前，已有不少研究者對(duì)不同海域的溶解氨基酸進(jìn)行了大量調(diào)查[8-13]，研究目標(biāo)多為溶解氨基酸的分布、含量及組成等方面。秦皇島海域作為中國(guó)重要的扇貝養(yǎng)殖區(qū)及褐潮高發(fā)區(qū)，有必要對(duì)該海域中溶解氨基酸的含量、季節(jié)變化以及與理化因子之間的相關(guān)性進(jìn)行深入研究，以分析其與褐潮形成之間的關(guān)系。本文于2013年通過(guò)對(duì)秦皇島褐潮暴發(fā)區(qū)海域5個(gè)航次的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了該海域溶解氨基酸的含量、水平分布、季節(jié)變化、組成特征以及與理化因子之間的相關(guān)性，結(jié)合抑食金球藻的細(xì)胞密度，分析了海水中溶解氨基酸和抑食金球藻褐潮之間的關(guān)系，以期為認(rèn)識(shí)抑食金球藻褐潮的暴發(fā)機(jī)制和防治提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1 樣品采集

分別于2013年3、6、7、9及12月對(duì)秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)的6個(gè)站位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，調(diào)查海區(qū)及站位如圖1所示。調(diào)查過(guò)程中用高密度聚乙烯水桶采集表層水，經(jīng)200目篩絹過(guò)濾1L海水于量筒中，濾液再經(jīng)0.45μm醋酸纖維濾膜過(guò)濾，濾膜放入液氮保存，用于分析采樣點(diǎn)抑食金球藻的相對(duì)密度，過(guò)濾的水樣于-20℃冷凍保存，用于營(yíng)養(yǎng)元素的分析測(cè)定。

1.2 樣品的測(cè)定

海水中溶解氨基酸測(cè)定方法為鄰苯二甲醛柱前衍生高效液相色譜法[8]，所用儀器為Agilent 1260 Infinity液相色譜儀，配有1260 Quat Pump VL四元低壓梯度系統(tǒng)、1260 ALS自動(dòng)進(jìn)樣器、1260 FLD熒光檢測(cè)器和1260 TCC柱溫箱。所用色譜柱為Agilent ZORBAX Eclipse氨基酸分析(AAA)柱(5μm，4.6mm×150mm)。柱溫為40℃，激發(fā)波長(zhǎng)330nm，發(fā)射波長(zhǎng)450nm。

海水中DFAA的濃度可直接測(cè)定，DTAA的濃度在測(cè)定前要先用濃鹽酸對(duì)海水樣品進(jìn)行水解，然后按照DFAA的測(cè)定方法進(jìn)行定性定量分析，DTAA的濃度減去DFAA的濃度即為DCAA的濃度。

海水中尿素的濃度采用二乙酰一肟法[14]進(jìn)行測(cè)定。

采用定量PCR方法測(cè)定抑食金球藻18S rDNA拷貝數(shù)。抑食金球藻18S rDNA特異性引物為Aa1685f(5’-ACC TCC GGA CTG GGG TT)和Euk B(5’-GAT CCT TCT GCA GGT TCA CCT AC)，定量PCR反應(yīng)程序如下：50℃ 2min，95℃ 10min，95℃ 15s，58℃ 1min，40個(gè)循環(huán)。以18S rDNA拷貝濃度(copy/L)代表抑食金球藻的細(xì)胞密度，方法詳見(jiàn)文獻(xiàn)[16]。

現(xiàn)場(chǎng)表層海水的溫度(T)、鹽度(S)和溶解氧(dissolved oxygen, DO)等環(huán)境參數(shù)[15]用HQd多參數(shù)水質(zhì)分析儀(美國(guó)哈希公司)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

2結(jié)果與討論

2.1 不同季節(jié)溶解氨基酸和抑食金球藻密度的時(shí)空分布特征

2013年秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)DFAA、DCAA和DTAA的濃度范圍分別為0.32～1.43、1.10～8.26和1.59～9.17μmol/L，平均濃度分別為0.52、3.02和3.53μmol/L，與黃海[8,10-13]和東海[8]的調(diào)查結(jié)果相近。其中，DCAA含量占DTAA的絕大部分，而DFAA含量較低[17]，這主要是因?yàn)镈FAA的周轉(zhuǎn)速度極快[18]，其釋放和攝取與浮游植物和細(xì)菌有著密切的關(guān)系[9,19]，浮游生物會(huì)優(yōu)先吸收利用DFAA[20]；與之不同，DCAA則是由小分子多肽、蛋白質(zhì)、糖基化合物等氨基酸復(fù)合物組成，其穩(wěn)定性相對(duì)較高，周轉(zhuǎn)速度較慢[21]。

圖2　2013年表層海水中各站位溶解游離態(tài)氨基酸、溶解

圖2為2013年表層海水中各站位DFAA、DCAA平均濃度和抑食金球藻平均密度的季節(jié)變化圖。由圖可知，DFAA和DCAA均有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)。DCAA在3月濃度最低，之后到6月有所升高，7月份明顯下降，隨后至12月又明顯升高。而DFAA的濃度則在6月達(dá)到最高值后開(kāi)始降低，9月降到最低值，而12月又有所回升。3—6月，DFAA和DCAA的濃度均有所升高，這可能與浮游植物生物量的雙峰分布有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，渤海海域浮游植物生物量在上下半年均有一次高峰[22-23]，上半年在春季，高峰之后，浮游植物死亡，藻細(xì)胞被分解，釋放出較多的DFAA和DCAA，從而使海水中DFAA和DCAA的濃度升高，這就為抑食金球藻褐潮的暴發(fā)與持續(xù)提供了合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件。7月，DFAA和DCAA的濃度明顯降低，此時(shí)，在該海域抑食金球藻為優(yōu)勢(shì)種，其優(yōu)勢(shì)度為0.82。研究發(fā)現(xiàn)，抑食金球藻對(duì)氨基酸的吸收速率要高于其它藻類，如微小原甲藻(Prorocentrumminimum)、血紅哈卡藻(Akashiwosanguinea)[24]。因此，DFAA和DCAA濃度的降低可能與抑食金球藻的相對(duì)密度在此時(shí)達(dá)到最高峰有關(guān)，該藻利用環(huán)境中的溶解氨基酸滿足細(xì)胞對(duì)氮的需求。同樣在9月的浮游植物高峰，DCAA的濃度有所升高，與春季不同的是，DFAA的濃度卻有所降低，這可能是海水中的DFAA更易于被抑食金球藻吸收利用的結(jié)果。9月之后，DFAA和DCAA的濃度又開(kāi)始回升，這可能是因?yàn)榇藭r(shí)抑食金球藻褐潮開(kāi)始衰退，死亡的藻細(xì)胞經(jīng)過(guò)微生物分解進(jìn)入海洋，使海水中溶解氨基酸的含量增加。

圖3　不同季節(jié)表層海水中溶解游離態(tài)氨基酸、溶解結(jié)合態(tài)氨基酸濃度和抑食金球藻細(xì)胞密度的平面分布圖

圖3為秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)不同季節(jié)DFAA、DCAA和抑食金球藻細(xì)胞密度的平面分布圖。由圖可知，3月，抑食金球藻細(xì)胞從調(diào)查海域的南部(F1和F2)開(kāi)始增長(zhǎng)，而此時(shí)該海域的DFAA濃度也相對(duì)較高，這樣就為抑食金球藻的暴發(fā)提供了合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件。6月，抑食金球藻的細(xì)胞密度大幅度升高，且在調(diào)查海域南部明顯高于北部，此時(shí)，DFAA的濃度則北高南低，而DCAA的濃度南北部并沒(méi)有很大差異，這是因?yàn)橐质辰鹎蛟逶谏L(zhǎng)代謝過(guò)程中可以利用環(huán)境中的溶解氨基酸來(lái)滿足細(xì)胞對(duì)氮的需求，且與DCAA相比，DFAA可直接被抑食金球藻優(yōu)先吸收利用；7月，抑食金球藻細(xì)胞密度達(dá)到最高峰，且褐潮開(kāi)始向北部擴(kuò)展，此時(shí)整個(gè)調(diào)查海域中DFAA的濃度均較低，而DCAA濃度則是北高南低，這可能是因?yàn)橐质辰鹎蛟搴殖痹谀喜砍掷m(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，DCAA也被該藻吸收利用；9月，抑食金球藻褐潮中心繼續(xù)向北遷移，且細(xì)胞密度逐漸降低，而此時(shí)DFAA和DCAA的濃度均開(kāi)始上升，且南高北低，這可能是因?yàn)樗劳鲈寮?xì)胞的分解產(chǎn)物進(jìn)入海水，增加了海洋中的溶解氨基酸含量；12月，抑食金球藻褐潮衰退，DFAA和DCAA的濃度均進(jìn)一步升高，此時(shí)，抑食金球藻的細(xì)胞密度南高北低，而DFAA的濃度則北部明顯高于南部，DCAA的濃度在調(diào)查海域均較高。整個(gè)過(guò)程呈現(xiàn)出抑食金球藻褐潮由南向北遷移，同時(shí)DFAA先隨之降低，DCAA再隨之降低。

(Asp-天冬氨酸；Glu-谷氨酸；Ser-絲氨酸；His-組氨酸；Arg-精氨酸；Gly-甘氨酸；Thr-蘇氨酸；Ala-丙氨酸；Tyr-酪氨酸；Met-蛋氨酸；Val-纈氨酸；Phe-苯丙氨酸；Ile-異亮甘酸；Leu-亮氨酸。Asp-aspartic acid; Glu-glutamic acid; Ser-serine; His-histidine; Arg-arginine; Gly-glycine; Thr-threonine; Ala-alanine; Tyr-tyrosine; Met-methionine; Val-valine; Phe-phenylalanine; Ile-isoleucine; Leu-leucine.)

圖4不同季節(jié)溶解游離態(tài)氨基酸和溶解結(jié)合態(tài)氨基酸中個(gè)體氨基酸的平均摩爾百分比

Fig.4Mean mole fraction of individual amino acids of DFAA and DCAA in different seasons

2.2 不同季節(jié)溶解氨基酸的組成

2.2.1 不同季節(jié)溶解氨基酸的組成分析不同氨基酸在環(huán)境中的可利用性不同，通過(guò)研究不同季節(jié)秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)表層海水中溶解氨基酸的組成變化，分析抑食金球藻褐潮對(duì)個(gè)體氨基酸含量及組成的影響。DFAA中共測(cè)定出14種個(gè)體氨基酸，分別為天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、絲氨酸(Ser)、組氨酸(His)、精氨酸(Arg)、甘氨酸(Gly)、蘇氨酸(Thr)、丙氨酸(Ala)、酪氨酸(Tyr)、蛋氨酸(Met)、纈氨酸(Val)、苯丙氨酸(Phe)、異亮甘酸(Ile)和亮氨酸(Leu)，由于消解過(guò)程中Met與鹽酸反應(yīng)，所以DCAA中只測(cè)定出除Met外的13種氨基酸。由圖4可知，不同季節(jié)DFAA中的優(yōu)勢(shì)氨基酸的組成略有不同。3和6月，Gly、Ser、Ala、Glu、Thr為含量較高的氨基酸，分別占DFAA總濃度的74.33%與69.65%；7月，占比例較大的個(gè)體氨基酸則為Gly、Ser、Thr、Arg、Ala，占DFAA總濃度的80.55%；9和12月，優(yōu)勢(shì)氨基酸為Gly、Ser、Thr、His、Arg，分別占DFAA總濃度的78.92%與81.05%。其中Gly的平均摩爾分?jǐn)?shù)百分比最高，平均約為31.85%，且其濃度隨季節(jié)變化并不明顯(見(jiàn)圖5)，而Glu僅在抑食金球藻細(xì)胞密度達(dá)到峰值之前即3和6月為優(yōu)勢(shì)氨基酸。由圖5可知，與Gly不同，Glu的濃度有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)，3月開(kāi)始升高，6月達(dá)到峰值，7月明顯降低，這可能是因?yàn)橐质辰鹎蛟鍖?duì)這兩種氨基酸的吸收利用情況不同。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，向海水中添加Gly，抑食金球藻的增長(zhǎng)速率并沒(méi)有顯著升高[25]，而添加Glu，該藻的增長(zhǎng)速度和相對(duì)豐度都有一定程度的增加[6]。不同季節(jié)DCAA的優(yōu)勢(shì)氨基酸基本相同，均為Gly、Ala、Ser、His、Asp、Thr，共占DCAA總濃度的83.68%。

圖5　2013年表層海水中甘氨酸和谷氨酸濃度的季節(jié)變化

無(wú)論是DFAA還是DCAA，占比例較大的個(gè)體氨基酸均包括Gly、Ser和Thr。浮游植物中蛋白質(zhì)和氨基酸組成的研究表明Gly、Ser和Thr是構(gòu)成藻類蛋白質(zhì)的主要氨基酸[26-27]，且其性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被微生物降解或是被浮游動(dòng)物吞噬[28]，因而Gly、Ser和Thr是海水中DFAA和DCAA的優(yōu)勢(shì)氨基酸。

根據(jù)氨基酸分子中所含氨基和羧基數(shù)目的不同，可以將溶解氨基酸分為酸性氨基酸(Asp、Glu)、堿性氨基酸(His、Arg)和中性氨基酸(Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Tyr、Phe)。如圖6所示，DFAA和DCAA中均以中性氨基酸含量最高，且其在DFAA中所占比例高于DCAA，這與南黃海和膠州灣的調(diào)查結(jié)果相一致[29]。

圖6　溶解游離態(tài)氨基酸和溶解結(jié)合態(tài)氨基酸中不同類型氨基酸的的平均摩爾百分比

不同季節(jié)DFAA和DCAA中，酸性氨基酸和堿性氨基酸含量的相對(duì)大小隨季節(jié)變化而略有不同。DCAA在3、6、7和9月均是酸性氨基酸多于堿性氨基酸，僅在12月是堿性氨基酸多于酸性氨基酸；而DFAA在3和6月是酸性氨基酸多于堿性氨基酸，在7、9和12月則是堿性氨基酸多于酸性氨基酸。海洋微藻對(duì)海洋中不同種類的氨基酸的吸收利用情況存在明顯的差異[30]，研究發(fā)現(xiàn)，抑食金球藻對(duì)酸性氨基酸Glu的最大吸收速率高于堿性氨基酸賴氨酸(Lys)[31]，因此抑食金球藻對(duì)酸性氨基酸的利用能力可能高于堿性氨基酸，具體情況還需有待進(jìn)一步分析。

2.2.2 個(gè)體氨基酸的聚類分析為了研究個(gè)體氨基酸之間的相關(guān)關(guān)系及其變化趨勢(shì)，分別對(duì)DFAA和DCAA中的個(gè)體氨基酸進(jìn)行聚類分析(見(jiàn)圖7)。

(Asp-天冬氨酸；Glu-谷氨酸；Ser-絲氨酸；His-組氨酸；Arg-精氨酸；Gly-甘氨酸；Thr-蘇氨酸；Ala-丙氨酸；Tyr-酪氨酸；Met-蛋氨酸；Val-纈氨酸；Phe-苯丙氨酸；Ile-異亮甘酸；Leu-亮氨酸。Asp-aspartic acid; Glu-glutamic acid; Ser-serine; His-histidine; Arg-arginine; Gly-glycine; Thr-threonine; Ala-alanine; Tyr-tyrosine; Met-methionine; Val-valine; Phe-phenylalanine; Ile-isoleucine; Leu-leucine.)

圖7溶解游離態(tài)氨基酸和溶解結(jié)合態(tài)氨基酸中個(gè)體氨基酸組成的聚類分析

Fig.7Cluster plot showing the similarity in the composition of individual amino acids of DFAA and DCAA

由圖7可知，DFAA中個(gè)體氨基酸可以分為兩類：第一類包括Ala、Val、Tyr、Phe、Glu、Met、Ile、Leu，其中Ala、Val、Phe、Met、Ile、Leu均為非極性氨基酸，僅Tyr和Glu為極性氨基酸；第二類包括Ser、Gly、His、Thr、Asp、Arg，均為極性氨基酸，這就說(shuō)明DFAA中個(gè)體氨基酸的生物地球化學(xué)行為可能與該氨基酸的極性有關(guān)。DCAA則可分為四類：第一類為Ser和Gly，這兩種氨基酸均為極性中性氨基酸，且富含這兩種氨基酸的蛋白質(zhì)-硅復(fù)合物很容易在硅藻細(xì)胞壁上形成[27]。陸田生等[3]在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下研究了一種硅藻——小角刺藻(Chaetocerosminutissimus)生長(zhǎng)過(guò)程中水體中溶解游離氨基酸含量的變化狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在該藻生長(zhǎng)過(guò)程中，海水中Ser和Gly的含量逐漸增加，且成為水體中含量最高的氨基酸，所以Ser和Gly具有相似的環(huán)境分布特征和季節(jié)變化趨勢(shì)很可能與硅藻的生長(zhǎng)有關(guān)；第二類為Asp、Thr、Ala、Val、Tyr、Phe；第三類為Glu、Arg、His；其中Glu為極性酸性氨基酸，Arg和His為極性堿性氨基酸；第四類為Ile和Leu，且兩種氨基酸都屬于支鏈氨基酸，由此可見(jiàn)，DCAA中化學(xué)性質(zhì)相近的個(gè)體氨基酸存在較為相似的生物地球化學(xué)行為。孫巖等[13]利用DTAA中個(gè)體氨基酸摩爾百分含量對(duì)秋季南黃海表層海水中15種氨基酸進(jìn)行聚類分析，以80%相似度可以將DTAA中的個(gè)體氨基酸分為2類。第一類有Ser、Gly、Ala、Asp和Glu；其他的10種可以歸為第二類氨基酸。南黃海表層海水中溶解氨基酸聚類分析的結(jié)果與秦皇島海域存在一些差異，這可能是由區(qū)域和季節(jié)差異引起的。通過(guò)對(duì)秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)表層海水中個(gè)體氨基酸進(jìn)行聚類分析，有利于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該海域中溶解氨基酸在水環(huán)境中的變化規(guī)律。

2.3 溶解氨基酸與理化因子的相關(guān)性分析

溶解氨基酸是海水中溶解有機(jī)物的重要組成部分，其產(chǎn)生、分布和消耗都與理化因子有著密切的關(guān)系，表1為2013年秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)溶解氨基酸與理化因子的相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，DFAA、DCAA與溫度(T)、鹽度(S)、溶解氧(DO)、溶解無(wú)機(jī)氮(DIN)、抑食金球藻細(xì)胞密度均沒(méi)有顯著相關(guān)性。但這并不能說(shuō)明DIN和抑食金球藻對(duì)海水中溶解氨基酸的含量及組成沒(méi)有影響，研究發(fā)現(xiàn)，海洋中的細(xì)菌可以通過(guò)影響N形態(tài)間的轉(zhuǎn)化對(duì)溶解氨基酸的組成和分布發(fā)揮作用[13]，而抑食金球藻可以直接利用溶解氨基酸而改變其含量及組成[32-33]。由表1可知，DFAA和DCAA都與尿素呈顯著正相關(guān)(p<0.01)，這是因?yàn)槿芙獍被岷湍蛩乜赡芫哂蓄愃频倪w移轉(zhuǎn)化機(jī)制，使其均有較高的生物可利用性，作為海水中溶解有機(jī)氮的重要組成成分，兩者均可以被微生物分解代謝或被抑食金球藻直接吸收利用[32-34]。

表1　溶解游離態(tài)氨基酸、溶解結(jié)合態(tài)

注：**: 表示在0.01水平上顯著相關(guān)。 **: Significant values reported as:p<0.01.

3結(jié)論

(1)2013年秦皇島海域褐潮暴發(fā)區(qū)表層海水中DFAA和DCAA的濃度范圍分別為0.32～1.43和1.10～8.26μmol/L，平均濃度分別為0.52、3.02μmol/L，DCAA是DTAA的主要組成部分，約占DTAA含量的85%；研究發(fā)現(xiàn)，海水中DFAA和DCAA的濃度都與尿素濃度呈顯著正相關(guān)(p<0.01)。

(2)該海域中DFAA和DCAA的濃度均有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)：3—6月，DFAA和DCAA的濃度因浮游植物死亡分解而有所增加，為抑食金球藻褐潮的暴發(fā)與持續(xù)提供了合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件，7月DFAA和DCAA的濃度明顯下降，12月又有所回升，這與抑食金球藻對(duì)海水中溶解氨基酸的利用情況有關(guān)；抑食金球藻褐潮暴發(fā)過(guò)程中，呈現(xiàn)出褐潮中心由南向北遷移的現(xiàn)象，在褐潮暴發(fā)區(qū)，DFAA先降低，隨后DCAA再降低。

(3)DFAA和DCAA中個(gè)體氨基酸的組成以及豐度受抑食金球藻褐潮的影響并存在季節(jié)差異；DFAA中個(gè)體氨基酸的生物地球化學(xué)行為與該氨基酸的極性有關(guān)，而DCAA中個(gè)體氨基酸的生物地球化學(xué)行為受生物作用影響較大。

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責(zé)任編輯龐旻

Spatial Distributions and Seasonal Variations of Dissolved Amino Acids in the Coastal Waters of Qinhuangdao During Brown Tide

QIAO Ling1, 2, 3, MI Tie-Zhu1, 2, 3, ZHEN Yu1, 2, 3, GU Bin4, WANG Guo-Shan3, 5, YU Zhi-Gang3, 5

(1.The Key Laboratory of Marine Environment and Ecology, Ministry of Education, Qingdao 266100, China; 2.College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 3.Laboratory for Marine Ecology and Environmental Science,Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology,Qingdao 266071,China; 4.Yellow Sea Fisheries Research Institute， Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China; 5.The Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, Qingdao 266100, China)

Abstract：Based on field investigations, the concentrations, horizontal distribution, seasonal variations, composition of dissolved amino acids in the coastal waters of Qinhuangdao during brown tide caused by Aureococcus anophagefferens were analyzed. The correlation between the dissolved amino acids and physical-chemical factors was also studied. The results showed that the average concentrations of dissolved free amino acids (DFAA) and dissolved combined amino acids (DCAA) were 0.52 μmol/L and 3.02 μmol/L, respectively. DCAA was a main component of total dissolved amino acids (DTAA), accounting for 85% approximately. The concentrations of DCAA and DFAA showed a significant seasonal difference in the study area, increasing from March to June, decreasing obviously in July, rising again in December. The area with high cell density of Aureococcus anophagefferens were in the south waters of Qinhuangdao and migrated from south to north during the whole process of brown tide. The concentrations of DFAA decreased firstly, and then DCAA concentrations also decreased in the area concentrated Aureococcus anophagefferens. Significant positive correlation was found between dissolved amino acids and urea (p<0.01). Major constituents of DFAA and specific values of acidic amino acids and basic amino acids had obvious seasonal difference. The reason may be the different source and preservation of dissolved amino acids, as well as their utilization by Aureococcus anophagefferens.

Key words:Qinhuangdao; brown tide; Aureococcus anophagefferens; dissolved amino acids

基金項(xiàng)目：? 海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201205031)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61271406)資助

收稿日期：2015-07-14；

修訂日期：2015-10-22

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)塘?1991-)，女，博士生，主要研究方向?yàn)楹殖背梢?、監(jiān)測(cè)手段與控制研究。E-mail：qiaoling1990123@126.com ??通訊作者：E-mail：mitiezhu@ouc.edu.cn

中圖法分類號(hào)：X172

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-5174(2016)05-095-09

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb.20150259

Supported by National Marine Public Welfare Research Project(201205031); National Natural Science Foundation of China(61271406)