黃海海域漂浮滸苔的生理特性

摘要：研究溫度、鹽度、光強等重要環境因子對黃海海域漂浮滸苔PSⅡ活性（有效光化學效率ΔF/Fm′，Yield；最大光化學效率Fv/Fm）和光合放氧速率的影響。對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；在高溫（35 ℃）下培養時，漂浮滸苔很敏感，不能正常生長。當鹽度為0時，藻體的PSⅡ活性和光合放氧速率均大幅下降，轉入正常鹽度3%后，藻體的PSⅡ活性都有所回升；大多數樣品對本試驗的高鹽度（4%）都有較好的耐受性。在試驗光強范圍內，漂浮滸苔PSⅡ活性在400 μmol/（m2·s）下的降幅較大，而 160 μmol/（m2·s） 下的活性較強且較平穩；光合放氧速率表現出隨培養光強增大而增大的趨勢。

關鍵詞：漂浮滸苔；光合活性；溫度；鹽度；光強

中圖分類號： Q945.79文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0355-03

收稿日期：2014-03-17

基金項目：國家海洋公益性行業科研專項（編號：201205010）；江蘇省高校青藍工程資助項目（編號：蘇教師[2010]27號）。

作者簡介：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學研究。E-mail： hxjiang10@163.com。

通信作者：朱建一，教授，主要從事海藻生物學研究。E-mail： xupu666@163.com。2008年以來，我國黃海海域的漂浮滸苔大規模暴發，嚴重破壞了我國黃海近海海洋生態環境，已引起國內外高度關注，并一時成為研究熱點[1-3]。從滸苔發生、發展的季節和區域分布可以看出，環境因素對海面漂浮滸苔的表觀景象有重要影響。對2008年青島海區漂浮滸苔的相關研究結果顯示，在5～25 ℃、光強10～40 μmol/（m2·s）條件下，藻體生長速率隨溫度升高而增大。其中，在15～25 ℃下，生長速率隨光強增大而增大；但在低溫（5、10 ℃）條件下，不同光強間的生長速率差異不顯著。有人認為，在試驗范圍內，溫度對漂浮滸苔的生長影響更明顯[1]。滸苔的廣泛分布與其很好的鹽度適應性密切相關，有研究表明，鹽度從3%降為0.5%不會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%，但之后又開始逐漸恢復，48 h后光合活性完全恢復，而且藻體內起滲透調節作用的有機溶質也同時顯著增多，表明腸滸苔對高鹽環境具有較強的自我調節能力[5]。以上研究尚未設置脅迫條件，無法探討其生理閾值。因此，本試驗對江蘇省沿海主要漂浮滸苔的生理特性展開研究，分析重要環境因子對其光合生理參數及生長的影響作用，為建立黃海綠潮藻早期預警技術提供基礎數據資料。

1材料與方法

1.1材料

滸苔樣品由國家海洋局海洋公益性行業科研專項組成員出海采集后帶回實驗室，分別于2012年5月采自南通海區、2012年7月采自連云港海區、2013年5月采自南通海區，在實驗室進行挑選分離。

1.2試驗方法

挑取單枝藻體0.15～0.20 g，于60 mL的消毒海水中培養。溫度試驗設置7個梯度：5、10、15、20、25、30、35 ℃，鹽度3%；鹽度試驗通過加入不同量NaCl來調節鹽度，設置5個梯度：0、1%、2%、3%、4%，溫度為20 ℃，均培養于光強 80 μmol/（m2·s） 的光照培養箱（MLR-351，日本）內。光強試驗在低溫強光照培養箱（SII 300，美國）內進行，設置4個梯度：40、80、160、400 μmol/（m2·s），鹽度3%，溫度20 ℃。所有試驗的光周期都為12 L/12 D，每種處理設置3個重復，每天更換培養液。

PSⅡ活性的測定：每天中午用便攜式葉綠素熒光儀（PAM-Water，德國）測定光適應樣品PSⅡ的有效光化學效率（ΔF/Fm′，Yield）[6]，暗適應20 min以上再測定其最大光化學效率（Fv/Fm）。溫度和鹽度試驗連續若干天后，待樣品的Yield下降至0.1左右，再將前者轉入20 ℃、后者轉入鹽度3%的海水（接近自然海水）中進行恢復培養并跟蹤測定PSⅡ活性。

光合放氧速率：用溶氧測定儀（YSI 5300A，美國）進行測定，溫度、光強、反應槽內海水鹽度與待測藻體培養時的條件保持一致。

1.3數據分析

試驗數據用“平均值±標準差”（n=3～6）表示，處理間的數據結果用方差分析（ANOVA）進行差異顯著性檢驗，以α=0.05 為差異顯著水平。

2結果與分析

2.1環境因子對藻體PSⅡ活性的影響

2.1.1溫度對藻體PSⅡ活性的影響由圖1-a可知，溫度對漂浮滸苔藻體的生理影響較大，在20～30 ℃溫度的培養期間，藻體Yield保持了相對較穩定且較高的水平，特別是 25 ℃ 下，藻體Yield始終能維持在初始水平而沒有降低；其余溫度下，藻體Yield都在培養后1 d就顯著降低了，之后稍有波動，或稍有回升或繼續降低，其中在35 ℃下時，培養后 4 d 大幅降低，但培養后5 d并沒有進一步降低，之后藻體轉入20 ℃進行恢復培養（圖1中的陰影部分），回升到其他溫度下的水平。藻體的Fv/Fm變化趨勢大體與Yield相似（圖1-b），也以25 ℃下總體水平相對較高；35 ℃下持續降低，后期也能恢復。

2.1.2鹽度對藻體PSⅡ活性的影響當鹽度為0時，藻體的PSⅡ活性均大幅減弱，藻體的Yield在培養后1 d就顯著降低了，僅為初始值的35%，之后有所波動，但沒有進一步降低（圖2），Fv/Fm與Yield的變化趨勢相似。之后用2013年5月采集的藻體補充了鹽度0脅迫后的恢復試驗，發現PSⅡ活性在降低至0.1左右后（培養后8 d），再轉入鹽度3%下培養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光強對藻體PSⅡ活性的影響光強試驗結果（圖3）顯示，藻體的Yield值均在培養后1 d顯著降低了，之后稍有波動；其中以光強為400 μmol/（m2·s）的處理下降幅較大，培養后1 d就比其他光強處理低22%～29%，但隨后差距減小，在培養后5d時只比其他光強處理低7%～16%。藻體Fv/Fm的變化大體相似，在光強為400 μmol/（m2·s）時顯著降低，光強為160 μmol/（m2·s）的Fv/Fm的值明顯較高且較為平穩。

2.2環境因子對藻體光合放氧速率的影響

培養后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值。由圖4-b可知，隨光強的增大，藻體的光合放氧速率增大；培養后3 d，光強為 40 μmol/（m2·s） 處理的光合放氧速率比其他光強處理低38%～63%，光強為80 μmol/（m2·s）處理的光合放氧速率比其他較高光強處理低28%～40%。溫度試驗結果（圖4-c）顯示，培養后2 d，35 ℃下的藻體幾乎全變白；培養后8 d，大多數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，且比其他溫度下的高49%～80%。

3結論與討論

本試驗結果顯示，對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），當江蘇沿岸海面溫度為15～25 ℃時，正好處于滸苔適宜生長的溫度范圍內[7-8]；筆者在實際調查中也發現，6月漂浮滸苔生長旺盛，此時水溫為20～25 ℃。藻體對高溫（35 ℃）很敏感，培養后2 d時已幾乎全變白，不能正常生長，PSⅡ活性持續減弱，后期轉入20 ℃雖然也能恢復到其他溫度下的活性水平，但藻體顏色沒有恢復，與之前姜紅霞等對江蘇海域沿岸漂浮滸苔的研究報道[9]也是一致的。還有研究發現，水溫達25 ℃以上時，藻體活性減弱[3]，逐漸沉降從而慢慢消失。室內研究結果表明，滸苔對鹽度有很好的適應性[7-8]，本研究顯示在1%～4%的鹽度范圍內，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%；姜紅霞等也發現，漂浮滸苔對高鹽度（6%）有較好的耐受性[9]。高鹽脅迫下，腸滸苔內顯著增多的蔗糖和脯氨酸起到了高滲調節作用[5]。但漂浮滸苔對低鹽脅迫（0）則很敏感；報道也顯示，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，甚至很快死亡[7-10]。本試驗中漂浮滸苔在鹽度0下只是短期脅迫，因此鹽度恢復后其PSⅡ活性也都能很快回升。

本試驗結果還顯示，漂浮藻體PSⅡ活性以160 μmol/（m2·s）下較高且較為平穩；張曉紅報道，滸苔對光強有廣泛的適應性，其中120 μmol/（m2·s）最適合其孢子萌發生長[11]。對于漂浮于海面的滸苔而言，本試驗光強范圍并沒有超過當地晴天中午時的海面光強，而且光合放氧速率的測定是在5～8 min內完成的，所以光合放氧速率隨培養光強增大而增大是可以理解的。

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