鹽度和透明度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響

崔雅諾，卞 瑤，王宏偉

( 遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116081 )

強壯硬毛藻(Chaetomorphavalida)，屬綠藻門、綠藻綱、剛毛藻目、剛毛藻科、硬毛藻屬。藻體直立，單生或叢生，為單列細胞不分枝的絲狀體，基部有盤狀或假根狀固著器。直立藻體大多具有由長方形基部細胞延伸而成的假根。聚集成團塊的藻體通常沒有基部細胞，營養(yǎng)細胞的直徑基本一致。藻體居間生長。細胞壁厚而硬，通常具有明顯層理。細胞多核，具有一個網(wǎng)狀葉綠體及多個淀粉核。無性繁殖產(chǎn)生游孢子或厚壁孢子，有性生殖為同配生殖[1-2]。該種主要分布于澳大利亞、新西蘭和斐濟等地[1,3-4]。在我國遼寧省大連市的仿刺參(Apostichopusjaponicus)養(yǎng)殖池和山東省榮成市海域也發(fā)現(xiàn)了該種，經(jīng)鑒定認為，該種是中國新記錄種，為外來入侵種[2,4]。

近年來，強壯硬毛藻在大連各地仿刺參養(yǎng)殖池甚至在污水池中大量分布，其在仿刺參養(yǎng)殖池中迅速增殖，占據(jù)優(yōu)勢地位，在生長旺盛期可直接將仿刺參纏繞致死，并且藻體腐爛后會使水質(zhì)惡化，滋生各種病菌，致仿刺參大量死亡，是仿刺參養(yǎng)殖中的主要危害藻類，給仿刺參養(yǎng)殖業(yè)帶來了較大的危害和經(jīng)濟損失，并且如果大規(guī)模暴發(fā)赤潮也有可能危害到海域生態(tài)安全和人類健康[4-7]。

據(jù)報道，2011年，鄧蘊彥等[4]對強壯硬毛藻生長、生殖的溫度范圍進行了研究。此外，關(guān)于溫度和光照強度對強壯硬毛藻生長、生殖的影響研究在國內(nèi)外已均見報道[8]。2013年，Deng等[9-11]還觀察到強壯硬毛藻的配子體產(chǎn)生側(cè)枝，并提出其生活史與硬毛藻屬中典型的同型世代交替生活史不同，發(fā)現(xiàn)了基底附著細胞的形狀是該屬重要的分類學(xué)特性，并對強壯硬毛藻部分基因序列進行了序列分析。迄今為止，關(guān)于鹽度和透明度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響，尚未見報道。

筆者以采自遼寧省大連市仿刺參養(yǎng)殖池的強壯硬毛藻為試驗材料，在實驗室培養(yǎng)條件下，探討鹽度和透明度對其生長發(fā)育的影響，旨在確定硬毛藻生長發(fā)育適宜的鹽度和透明度條件，為其在海水養(yǎng)殖區(qū)大暴發(fā)的防控提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本采集和處理

試驗所用的強壯硬毛藻采集于遼寧省瓦房店市的仿刺參養(yǎng)殖池。試驗用的天然海水取自大連市黑石礁海域。

經(jīng)ST20S手持式鹽度計(Ohaus)測量，海水鹽度為30。將天然海水經(jīng)過濾、滅菌，冷卻后用于試驗。不同鹽度的海水制備是通過將滅菌后的海水蒸發(fā)濃縮，再經(jīng)蒸餾水稀釋后獲得；不同透明度海水的制備是在滅菌后的海水中加入泥沙，再用透明度盤[12]測定后獲得。

將藻體取出一部分進行藻體表面去污處理，使用解剖針和軟毛刷輕輕去除藻體表面的附著物，再使用滅菌的海水將其沖洗數(shù)次。將處理后的藻體剪成平均長度為(3.13±0.02)cm的小段，暫養(yǎng)在已滅菌的20 cm×10 cm×10 cm玻璃缸中，倒入海水培養(yǎng)。

將處理好的藻體選取30段為一組，放入玻璃缸中進行編碼并標(biāo)明其對應(yīng)的環(huán)境條件，在每個玻璃缸內(nèi)倒入相應(yīng)處理的PES培養(yǎng)液(PES原液∶滅菌海水=1∶49)，放置在相應(yīng)條件光溫控制的培養(yǎng)箱中持續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中每隔3 d換1次海水。試驗期間每日觀察玻璃缸內(nèi)海水的容量及觀察測量藻體的生長長度及藻體在顯微鏡下的狀態(tài)。在進行透明度對強壯硬毛藻的日特定生長速率的影響試驗時，選用100 cm×100 cm×200 cm的玻璃缸。

1.2 試驗條件設(shè)置

1.2.1 預(yù)培養(yǎng)

將藻體置于溫度25 ℃、光照度5000 lx、鹽度30、透明度120 cm、光周期為光(L)∶暗(D)=14∶10的條件下預(yù)培養(yǎng)，用以進行后續(xù)培養(yǎng)及生態(tài)因子試驗。

1.2.2 鹽度組試驗設(shè)計

設(shè)置10、20、30、40、50 5個鹽度梯度，每個鹽度組設(shè)置3個平行。溫度25 ℃，光照度5000 lx，透明度120 cm，光照周期L14∶D10。每間隔3 d，在每個試驗組中隨機抽取10段藻體測量其長度，培養(yǎng)周期12 d。

1.2.3 透明度組試驗設(shè)計

設(shè)置40、60、80、120、140 cm 5個透明度梯度，每個透明度組設(shè)3個平行。溫度25 ℃，光照度5000 lx，鹽度30，光照周期L14∶D10。每間隔 3 d，在每個試驗組中隨機抽取10段藻體測量其長度，培養(yǎng)周期12 d。

1.3 觀察方法與統(tǒng)計分析

使用Olympus BH2顯微鏡進行觀察并拍照記錄。使用Excel 2010對測得的藻體長度進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并計算出藻體的日特定生長率。用Adobe Photoshop CS4進行圖像處理，使用SPSS 22.0進行單因素方差分析，若差異顯著再用Tukey′s進行多重比較，以P<0.05作為差異顯著水平，試驗數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。按下式計算日特定生長率：

日特定生長率/%=(Lt-L0)/L0×100%

式中，L0為試驗初始時藻體的平均長度(cm)，Lt為試驗中某一時間段藻體的平均長度(cm)。

2 結(jié) 果

2.1 鹽度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響

強壯硬毛藻在鹽度為30時生長最迅速，試驗期間藻體的日特定生長速率達到了65%，其次為鹽度40組，試驗期間藻體的平均日特定生長速率為33%(圖1)。隨著鹽度的降低和升高，其他鹽度組的日特定生長率均顯著低于鹽度30組和40組(P<0.05)；日特定生長率最低的為鹽度10和50組，試驗期間藻體的平均日特定生長率分別為14%和4.33%。且在低鹽情況下，即鹽度為10～20時，藻體呈現(xiàn)從墨綠過渡到碧綠再到黃綠(圖2)，一直緩慢生長但未死亡，而藻體中的葉綠體數(shù)量逐漸降低(圖3a、b)。在高鹽時，即鹽度為40～50時，藻體生長緩慢且葉綠體數(shù)量比低鹽時更低(圖3c、d)，在鹽度達到50時，藻體呈現(xiàn)灰白色并出現(xiàn)死亡現(xiàn)象(圖2d)，藻體的原生質(zhì)體出現(xiàn)明顯收縮(圖3d)。

圖1 鹽度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響圖中不同字母代表差異顯著(P<0.05)，下同.

圖2 不同鹽度下對強壯硬毛藻生長發(fā)育的形態(tài)觀察a.鹽度10； b.鹽度20； c.鹽度40； d.鹽度50.

圖3 不同鹽度下對強壯硬毛藻生長發(fā)育的顯微觀察a.鹽度10； b.鹽度20； c.鹽度40； d.鹽度50.

2.2 透明度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響

試驗期間，強壯硬毛藻在透明度高于120 cm的泥沙水體中藻體生長情況良好，在透明度為140 cm水體中，藻體的日特定生長率高達80.3%(圖4)；而在透明度為60 cm的泥沙水體中，藻體的日特定生長率僅約為透明度120 cm泥沙水體的50%，藻體表面顏色變淺，藻體內(nèi)葉綠體的數(shù)量減少(圖5a)，表明強壯硬毛藻的生長由于水下光照條件的限制而受到了抑制，但此后強壯硬毛藻的生長速率仍能保持一定的增長，而在透明度40 cm泥沙水體中，藻體的生長受到了明顯的抑制并且其葉綠體數(shù)量也進一步減少(圖5b)，隨著時間的延長，藻體的生長率增加緩慢。

圖4 透明度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響

圖5 不同透明度下對強壯硬毛藻生長發(fā)育的顯微觀察a.透明度120 cm； b.透明度40 cm.

3 討 論

3.1 鹽度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響

鹽度是影響藻類生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一。鹽度在一定程度上影響著藻類的滲透壓、營養(yǎng)鹽吸收及其懸浮性。當(dāng)藻細胞生長的鹽度條件改變時，細胞的滲透壓也隨之發(fā)生變化，過高或過低的鹽度對藻類細胞均會造成傷害，直至死亡[13]。而海藻在進化過程中建立了對鹽度變化的耐受性，通過滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的進出改變自身滲透壓以保持細胞內(nèi)外的水勢平衡[14]。大連沿岸海水鹽度較低，約為31，其中渤海沿岸鹽度比黃海沿岸鹽度略高。且大連沿岸海水在冬季受外海海水影響較大，鹽度略增；夏季海水鹽度約為30。而大連沿海氣候受大陸氣候影響，全年水溫平均約為25 ℃，其中8月是大連地區(qū)溫度最高的月份。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，強壯硬毛藻在夏季時生物量最大，此時水溫超過20 ℃，鹽度約30，而進入冬季后由于水溫降低，鹽度升高，其生物量開始減少，這與鄧蘊彥等[4]的強壯硬毛藻的適宜生長溫度為21～29 ℃研究結(jié)果基本相符，與本試驗的研究結(jié)果——藻體最適宜生長鹽度為30也相符。雖然海藻對鹽度的變化具有一定耐受性，但由于鹽度變化會導(dǎo)致海水滲透壓改變，所以仍然會對強壯硬毛藻的生長造成顯著影響。

3.2 透明度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響

透明度對強壯硬毛藻的生長發(fā)育有顯著影響。試驗期間在透明度為120、140 cm的泥沙水體中藻體生長情況良好，而在透明度低于120 cm的泥沙水體中，藻體的生長則受到抑制。由于透明度會直接影響水下的光照度，所以藻體在低透明度下生長受抑制?？赡苁且驗樵诘屯该鞫鹊哪嗌乘w中，水下的光照度較弱，未到達光的飽和點，光合速率也較低，導(dǎo)致無法積累充足的能量，因而藻體的生長受到抑制。而在一定范圍內(nèi)隨著透明度的增加，水下的光照度也隨之增強，因此藻體的日特定增長率也隨之增強。而仿刺參生長發(fā)育并不需要光照，因此在可能條件下可以通過降低透明度或減少光照度來抑制硬毛藻的生長發(fā)育，從而降低硬毛藻給仿刺參養(yǎng)殖業(yè)帶來的危害。

3.3 強壯硬毛藻的暴發(fā)潛力分析

大型海藻是一類能依靠基部固著器固著在水底基質(zhì)上生活，含有葉綠素a，能進行光合放養(yǎng)的多細胞海洋植物[15-16]，主要包括紅藻、綠藻和褐藻[17-18]。而強壯硬毛藻就是隸屬于綠藻門的一種大型海藻，并且也是我國沿海的綠潮種之一[19]。綠潮藻大多具有廣溫、廣鹽的特性[20]，適宜的溫度、鹽度可以加速藻體生長[21]，因此，對調(diào)控溫度和鹽度等環(huán)境條件來防治綠潮藻。據(jù)報道，強壯硬毛藻適宜生長溫度為21～29 ℃，為暖水性海藻[4,7]，因此本研究著重考察了鹽度對強壯硬毛藻生長發(fā)育的影響，希望通過鹽度的變化來改善沿海的綠潮現(xiàn)狀。試驗結(jié)果顯示，強壯硬毛藻在鹽度為30～40時均能健康生長，因此其適宜的溫鹽條件為溫度21～29 ℃、鹽度30～40。類似于其他綠潮藻，強壯硬毛藻也具有較廣的溫度和鹽度適應(yīng)性。

本研究在實驗室條件下，對強壯硬毛藻在不同鹽度和透明度條件下的生長發(fā)育狀況進行了較為系統(tǒng)的觀察，結(jié)果表明，強壯硬毛藻適宜生長繁殖的溫度條件和鹽度條件易于達到，因此具有引發(fā)綠潮的潛在可能性，還需要對其進行長期監(jiān)測、調(diào)查，開展進一步的觀察研究[6]。

4 結(jié) 論

本試驗結(jié)果表明，鹽度和透明度對強壯硬毛藻的生長發(fā)育均有一定影響；強壯硬毛藻為廣鹽性種，其適宜鹽度為30～40，當(dāng)鹽度達到50時，藻體開始死亡；當(dāng)透明度低于120 cm時，藻體的生長受到抑制。