全 文 ：第 27 卷第 3 期 大 连 海 洋 大 学 学 报 Vol． 27 No． 3
2 0 1 2 年 6 月 JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY June 2 0 1 2
文章编号:2095－1388(2012)03－0255－05
孔石莼和赤潮异弯藻相互作用的初步研究
蔡恒江1、2，唐学玺3
(1． 大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023;2． 辽宁省高校近岸海洋环境科学与技术重点实验室，
辽宁 大连 116023;3． 中国海洋大学 海洋生态学研究室，山东 青岛 266003)
摘要:选用大型海藻———孔石莼 Ulva pertusa和赤潮微藻———赤潮异弯藻 Heterosigma akashiwo 为试验材料，
在实验室条件下研究了藻体、培养液滤液和胞内物质对生长相互作用的影响。结果表明:孔石莼和赤潮异
弯藻二者之间存在克生效应，孔石莼培养液滤液和胞内物质对赤潮异弯藻生长有显著的抑制作用 (P＜
0. 01) ，而赤潮异弯藻培养液滤液和胞内物质对孔石莼生长亦有显著的抑制作用 (P＜0. 01)。可以推测:
孔石莼可能是通过分泌次生物质来抑制赤潮异弯藻的生长，而赤潮异弯藻可能是通过细胞的直接接触和分
泌次生物质完成对孔石莼生长的抑制，其抑制物均存在于藻体和培养液中。
关键词:孔石莼;赤潮异弯藻;生长
中图分类号:X55 文献标志码:A
赤潮是全球性的海洋生态灾害。近年来，中国
近岸海域赤潮发生的频率、波及范围和危害程度呈
上升趋势。赤潮不仅会破坏海洋渔业资源和生产，
恶化海洋环境，影响海滨旅游业，而且有一些藻类
在生长过程中会排放出毒素，对人类生活直接造成
危害，即形成有害赤潮 HAB。因此，赤潮已成为
当前污染生态学的研究热点之一［1］。由于在赤潮
的发生和消亡过程中各种理化因子和生态因子相互
作用的复杂性，目前还没有找到非常理想的治理方
法。利用海洋环境中的生物因子进行赤潮的防控已
经越来越引起人们的重视［2－3］，其中利用大型海藻
与微藻间的相互作用来预防或控制赤潮是一个新的
研究方向［4］。大量研究表明，孔石莼与微藻种群
之间会发生克生作用［5－6］，这为利用生物学方法控
制赤潮的发生提供了可能。
用孔石莼进行赤潮防控的同时，其自身生长也
会受到赤潮微藻的影响。但现今研究多集中于孔石
莼对赤潮微藻的克生作用，而赤潮微藻对孔石莼生
长的影响报道较少。研究表明，孔石莼可能会分泌
某种克生物质抑制赤潮微藻的生长［7］，但赤潮微
藻对孔石莼作用途径的研究尚未见报道。本研究
中，作者选用大型海藻———孔石莼和赤潮微藻———
赤潮异弯藻为试验材料，研究了藻体、培养液滤液
和胞内物质对生长相互作用的影响，以期找出孔石
莼与赤潮异弯藻间的相互作用途径，为赤潮防治的
生物操纵法的研究提供有价值的资料。
1 材料与方法
1. 1 材料
孔石莼 Ulva pertusa 采自青岛太平角，采回后
立即用天然海水洗净，用打孔器打成直径为 1. 3
cm的圆片。
赤潮异弯藻 Heterosigma akashiwo 取自中国海
洋大学微藻培养中心，属赤潮藻种。
1. 2 方法
试验前将孔石莼在室温下预培养 7 d (光照强
度为 3 000 lx)。试验在室内光照培养箱中进行，
培养温度为 (20±1)℃，光照强度为 3 000 lx，光
周期为 12L ∶12D。每个试验均设 4 个平行。
1. 2. 1 孔石莼与赤潮异弯藻间的克生作用试验
1)孔石莼对赤潮异弯藻生长的影响试验。分
别取 0、0. 05、0. 10、0. 20、0. 40 g 孔石莼接种于
150 mL f /2 培养液中，使其初始接种量分别达到 0
(对照)、0. 33、0. 67、1. 33、2. 67 g /L。赤潮异弯
收稿日期:2011－07－28
基金项目:海洋公益性行业科研专项 (200805069) ;辽宁省博士启动基金资助项目 (20081076) ;辽宁省教育厅高校科研项目
(2009A174) ;大连海洋大学引进人才科研启动项目 (015636)
作者简介:蔡恒江 (1978－) ，男，博士，副教授。E－mail:caihj@ dlou. edu. cn
DOI:10.16535/j.cnki.dlhyxb.2012.03.003
藻在指数生长期接种 (以下同) ，接种的初始密度
为 1 万个 /mL，分别接种到含不同初始质量孔石莼
的培养液中进行试验［8］。
2)赤潮异弯藻对孔石莼生长的影响试验。取
0. 05 g孔石莼接种于 150 mL f /2 培养液中，使其初
始接种量达到 0. 33 g /L。赤潮异弯藻接种的初始密
度 分 别 为 0 (对 照)、 0. 5、 1. 0、 2. 0、 4. 0
万个 /mL，分别接种到孔石莼培养液中进行试验。
1. 2. 2 孔石莼与赤潮异弯藻间的滤液交叉培养试
验
1)孔石莼滤液对赤潮异弯藻生长的影响试
验。分别取 0、0. 05、0. 10、0. 20、0. 40 g 孔石莼
接种于 150 mL f /2 培养液中，使其初始接种量分
别达到 0、0. 33、0. 67、1. 33、2. 67 g /L。培养 12
d后，取出孔石莼，培养液经孔径为 0. 45 μm的玻
璃纤维素滤膜过滤得到孔石莼滤液，然后经 f /2 营
养盐加富后作为赤潮异弯藻的培养液。赤潮异弯藻
接种的初始密度为 1. 0 万个 /mL，分别接种到 150
mL含不同质量的孔石莼滤液中。
2)赤潮异弯藻滤液对孔石莼生长的影响试
验。赤潮异弯藻初始接种密度分别为 0、0. 5、
1. 0、2. 0、4. 0 万个 /mL。培养 12 d 后，以 6 000
r /min离心 10 min，取上清液，经孔径为 0. 45 μm
的玻璃纤维素滤膜过滤得到赤潮异弯藻滤液，然后
经 f /2 营养盐加富后作为孔石莼的培养液。取 0. 05
g孔石莼接种于 150 mL f /2 培养液中，使其初始接
种量达到 0. 33 g /L后进行试验。
1. 2. 3 孔石莼与赤潮异弯藻间胞内物质的交叉培
养试验
1)孔石莼胞内物质对赤潮异弯藻生长的影响
试验。取孔石莼 30 g，加少许消毒海水研磨成浆，
以 6 000 r /min离心 10 min后，取上清液 0、1、2、
4、8 mL分别加入 150 mL f /2 培养液中，相当于培
养液中分别含有 0 (对照)、3. 33、6. 67、13. 33、
26. 67 g /L的孔石莼胞内物质。赤潮异弯藻初始接
种密度为 1. 0 万个 /mL，分别接种于含不同接种量
的孔石莼胞内物质的培养液中进行试验。
2)赤潮异弯藻胞内物质对孔石莼生长的影响
试验。把培养 12 d 的赤潮异弯藻溶液以 6 000
r /min离心 10 min，弃上清液，取沉淀的赤潮异弯
藻加入消毒海水中，使藻细胞重悬浮于溶液中。用
消毒海水来调解藻细胞的密度，分别为 0 (对照)、
5. 0、10. 0、20. 0、40. 0 万个 /mL，然后再使用超
声波使藻细胞完全破碎。分别取 150 mL 含不同密
度的赤潮异弯藻的破碎液进行 f /2 营养盐加富，各
接入 0. 05 g 孔石莼，使其初始接种量达到 0. 33
g /L后进行试验。
1. 2. 4 孔石莼的称重与赤潮异弯藻细胞密度的测
定 每 3 d取样进行测定，取样后每个培养瓶中补
充 f /2 培养液，以消除可能产生的营养盐限制［9］。
用吸水纸把孔石莼表面的水吸干后称重。微藻
用 Lugol碘液固定，采用平板计数法，在 Olympus
双筒显微镜下进行细胞计数。
1. 3 数据处理
数据处理采用 SPSS 11. 0 进行统计分析。孔石
莼生长的抑制率 (IU)按下式计算:
IU =
Uc －Ut
Uc －U0
×100%，
其中:Uc 为 t时间对照组孔石莼质量 (g) ;Ut 为 t
时间处理组的孔石莼质量 (g) ;U0 为试验初始孔
石莼的质量 (g)。
赤潮异弯藻生长的抑制率 (IH)按下式计算:
IH =
lg Hc － lg Ht
lg Hc － lg H0
× 100%，
其中:Hc 为 t 时间对照组赤潮异弯藻的密
度 (万个 /mL) ;Ht 为 t 时间处理组赤潮异弯藻的
密度 (万个 /mL) ;H0 为试验初始赤潮异弯藻的密
度 (万个 /mL)。
2 结果
2. 1 孔石莼与赤潮异弯藻间的克生作用
2. 1. 1 孔石莼对赤潮异弯藻生长的影响 孔石莼
对赤潮异弯藻的生长有明显的影响。从图 1 可见:
试验第 6 ～ 12 天时，接种孔石莼的 4 个处理组赤潮
异弯藻的生长都受到了极显著的抑制 (P＜0. 01) ;
随着孔石莼初始接种量的增加，抑制作用愈加明
显，第 12 天时，接种量为 0. 33、0. 67、1. 33、
2. 67 g /L的 4 组孔石莼对赤潮异弯藻生长的抑制率
分别为 38. 9%、70. 6%、81. 6%、84. %。
2. 1. 2 赤潮异弯藻对孔石莼生长的影响 赤潮异
弯藻对孔石莼的生长有明显的影响。从图 2 可见:
试验第 9 天时，接种赤潮异弯藻的 4 个处理组孔石
莼的生长都受到了极显著的抑制 (P＜0. 01) ;随着
赤潮异弯藻初始接种密度的增加，抑制作用愈加明
显，第 12 天时，接种密度为 0. 5、1. 0 万个 /mL的
两组孔石莼的生长要明显好于接种密度为 4. 0
万个 /mL的组 (P＜0. 01) ，接种密度为 0. 5、1. 0、
2. 0、4. 0 万个 /mL 的 4 组赤潮异弯藻对孔石莼生
652 大 连 海 洋 大 学 学 报 第 27 卷
长的抑制率分别为 30. 25%、39. 64%、49. 82%、
57. 49%。
图 1 不同初始接种量的孔石莼对赤潮异弯藻生长的影
响
Fig. 1 Effects of U. pertusa with diffierent inoculated
initial weights on the growth of H. akashiwo
图 2 不同初始接种密度的赤潮异弯藻对孔石莼生长的
影响
Fig. 2 Effects of H. akashiwo in diffierent inoculated
initial cell density on the growth of U. pertusa
2. 2 孔石莼与赤潮异弯藻间的滤液交叉培养试验
2. 2. 1 孔石莼培养液滤液对赤潮异弯藻生长的影
响 孔石莼培养液滤液对赤潮异弯藻生长有明显的
影响。从图 3 可见:试验第 12 天时，除孔石莼初
始接种量为 0. 33 g /L 组外，其它 3 个处理组赤潮
异弯藻的生长都受到了极显著的抑制 (P＜0. 01) ;
随着孔石莼初始接种量的增加，其培养液滤液对赤
潮异弯藻生长的抑制作用愈加明显，第 12 天时，
接种量为 0. 67、1. 33、2. 67 g /L 的 3 组孔石莼滤
液对赤潮异弯藻生长的抑制率分别为 8. 05%、
19. 69%、39. 73%。
2. 2. 2 赤潮异弯藻培养液滤液对孔石莼生长的影
响 不同初始接种密度的赤潮异弯藻培养液滤液对
孔石莼生长有明显的影响。从图 4 可见:随着赤潮
异弯藻初始接种密度的增加，孔石莼生长受到其培
养液滤液的影响增大;第 12 天时，接种赤潮异弯
藻密度为 2. 0、4. 0 万个 /mL 的两组孔石莼的生长
受到了极显著的抑制 (P ＜ 0. 01) ，接种密度为
0. 5、1. 0、2. 0、4. 0 万个 /mL 的 4 组赤潮异弯藻
滤液对孔石莼生长的抑制率分别为 1. 64%、
10. 24%、15. 97%、19. 45%。
图 3 不同初始接种量的孔石莼培养液滤液对赤潮异弯
藻生长的影响
Fig. 3 Effects of culture medium filtrates from
U. pertusa with diffierent inoculated initial
weights on the growth of H. akashiwo
图 4 不同初始接种密度的赤潮异弯藻培养液滤液对孔
石莼生长的影响
Fig. 4 Effects of culture medium filtrates from
H. akashiwo in diffierent inoculated initial cell
density on the growth of U. pertusa
2. 3 孔石莼与赤潮异弯藻间的胞内物质交叉培养
试验
2. 3. 1 孔石莼胞内物质对赤潮异弯藻生长的影响
不同浓度的孔石莼胞内物质对赤潮异弯藻生长有
明显的影响。从图 5 可见:第 12 天时，接种孔石
莼胞内物质的 4 个处理组中，除 3. 33 g /L 组赤潮
异弯藻的生长受到的抑制不显著外 (P＞0. 05) ，其
752第 3 期 蔡恒江，等:孔石莼和赤潮异弯藻相互作用的初步研究
它 3 组均受到了极显著的抑制 (P＜0. 01) ;随着孔
石莼胞内物质浓度的增加，胞内物质对赤潮异弯藻
生长的抑制作用愈加明显，第 12 天时，浓度为
3. 33、6. 67、13. 33、26. 67 g /L的 4 组孔石莼胞内
物质对赤潮异弯藻生长的抑制率分别为 4. 87%、
6. 35%、44. 80%、69. 16%。
图 5 不同浓度的孔石莼胞内物质对赤潮异弯藻生长的
影响
Fig. 5 Effects of intracellular products from U. pertusa
at diffierent concentrations on the growth of
H. akashiwo
2. 3. 2 赤潮异弯藻胞内物质对孔石莼生长的影响
赤潮异弯藻胞内物质对孔石莼生长的影响亦明
显。从图 6 可见:赤潮异弯藻初始接种密度越大，
其胞内物质对孔石莼生长的影响就越大;第 9 天
时，赤 潮 异 弯 藻 胞 内 物 质 浓 度 为 20. 0、
40. 0 万个 /mL的两组孔石莼的生长受到了极显著
的抑制 (P＜0. 01) ;第 12 天时，赤潮异弯藻胞内
物质浓度为 10. 0 万个 /mL 的组孔石莼的生长也受
到了极显著的抑制 (P ＜ 0. 01) ，浓度为 5. 0、
10. 0、20. 0、40. 0 万个 /mL 的 4 组赤潮异弯藻胞
内物质对孔石莼生长的抑制率分别为 8. 57%、
20. 74%、46. 76%、56. 09%。
3 讨论
3. 1 孔石莼与赤潮异弯藻间的克生关系
克生是指一种植物通过向环境中释放某些化学
物质，在其周围形成一个微环境区域，从而抑制或
促进该区域内其它植物生长的现象［10］。Nan 等［11］
研究了孔石莼对 8 种海洋微藻的克生作用，结果表
明，孔石莼对海洋微藻的克生效应是普遍存在的。
已有研究表明，孔石莼对赤潮异弯藻的生长存在明
显的抑制作用［1，12］，但海洋微藻对孔石莼生长的克
生作用却少见报道［6］，而赤潮异弯藻对孔石莼生
图 6 不同浓度的赤潮异弯藻胞内物质对孔石莼生长的
影响
Fig. 6 Effects of intracellular products from
H. akashiwo at various concentrations on the
growth of U. pertusa
长的影响未见报道。本试验结果表明，孔石莼不仅
对赤潮异弯藻的生长有明显的抑制作用，赤潮异弯
藻对孔石莼的生长亦有明显的抑制作用，随着赤潮
异弯藻初始接种密度的增加，抑制作用愈加明显，
说明孔石莼与赤潮异弯藻间存在克生效应。
3. 2 孔石莼与赤潮异弯藻间的相互作用途径
种群之间的相互作用和相互竞争一般通过两种
方式和途径进行，一种是细胞的直接接触抑制，另
一种是通过分泌次生物质来完成对其它种群的抑制
作用［12］。本试验中，孔石莼培养液滤液和胞内物
质对赤潮异弯藻生长均有明显的抑制作用，且随着
孔石莼初始接种量和胞内物质浓度的增加，对赤潮
异弯藻生长的抑制作用愈加明显。这与前人的报道
相似［7，13］。可以推测，孔石莼可以通过分泌次生物
质来完成对赤潮异弯藻生长的抑制，而抑制物质存
在于藻体和培养液中。微藻培养液滤液和胞内物质
对孔石莼生长的影响目前尚未见报道。本试验中发
现，赤潮异弯藻培养液滤液和胞内物质对孔石莼的
生长亦有明显的抑制作用，且随着赤潮异弯藻初始
接种密度和胞内物质浓度的增加，对孔石莼生长的
抑制作用愈加明显。可以推测，赤潮异弯藻也可以
通过分泌次生物质来抑制孔石莼的生长，而这些抑
制物质存在于藻体和培养液中。本试验中观察发
现，赤潮异弯藻全部附着在孔石莼上 (图 7)。颜
天等［14］ 的研究也证明，赤潮异弯藻是通过细胞的
直接接触来抑制其它种群的生长，所以推测，赤潮
异弯藻对孔石莼的抑制作用也可能是通过细胞的直
接接触完成的。
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图 7 附着赤潮异弯藻的孔石莼
Fig. 7 The U. pertusa attached by H. akashiwo
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The exploration of interactions approach between sea lettuce
Ulva pertusa and Heterosigma akashiwo
CAI Heng-jiang1，2，TANG Xue-xi3
(1． College of Marine Science and Environment，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China;2． Key Laboratory of Inshore Marine Environmental
Science and Technology of Liaoning Universities，Dalian 116023，China;3． Marine Ecology Laboratory，Ocean University of China，Qingdao
266003，China)
Abstract:The interactive effects of sea lettuce Ulva pertusa，a red tide microalga Heterosigma akashiwo and their
extracellular filtrate and intracellular products on the growth of the sea lettuce and microalga were studied under
controlled laboratory conditions． An allelopathic effect between the sea lettuce and microalga was observed，and the
extracellular filtrate and intracellular product of the sea lettuce led to inhibit the growth of the microalga． The extra-
cellular filtrate and intracellular product of the microalga was found to show inhibition of the growth of sea lettuce
simultaneously，indicating that the sea lettuce release extracellular products to inhibit the growth of the microalga，
while direct cell－cell contact and releasing extracellular products were responsible for inhibitory effect of the mi-
croalga on sea lettuce． The sea lettuce and the microalga were both found to release intracellular products into the
culture medium filtrates to affect the growth each other．
Key words:Ulva pertusa;Heterosigma akashiwo;growth
952第 3 期 蔡恒江，等:孔石莼和赤潮异弯藻相互作用的初步研究