全 文 ：第 29卷　第 6期 海 洋 环 境 科 学 Vol.2 9 , No.6
2 0 1 0年 1 2月 MARINEENVIRONMENTALSCIENCE December.2 0 1 0
孔石莼克生作用对赤潮异弯藻生长和
抗氧化系统活性的影响
蔡恒江1, 2 ,李　博 1 ,孙禾琳 1
(1.大连海洋大学海洋环境工程学院 ,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)
摘　要:通过实验生态学和生物化学的方法 , 研究了孔石莼(UlvapertusaKjelman)克生作用对赤潮异弯藻 [ Heterosigma
akashiwo(Hada)Hada]生长及其叶绿素 a(Chl-a)含量 、可溶性蛋白含量 、丙二醛(MDA)含量 、总抗氧化能力(T-AOC)、过氧
化氢酶(CAT)活力 、超氧化物歧化酶(SOD)活力和谷胱甘肽过氧化酶(GPX)活力的影响。结果表明:孔石莼的克生作用会
明显抑制赤潮异弯藻的生长 ,且赤潮异弯藻抗氧化系统活性对其有明显的响应。克生作用会使 T-AOC和 SOD活力呈现降
低的趋势;MDA含量和 CAT活力呈现升高的趋势;GPX活力呈现先升高而后下降趋势;Chl-a含量和可溶性蛋白含量并无明
显变化。推测孔石莼克生作用诱导赤潮异弯藻产生活性氧自由基 ,是藻体受损伤的主要原因。
关键词:孔石莼;赤潮异弯藻;克生;抗氧化系统
中图分类号:X55　　文献标识码:A　　文章编号:1007-6336(2010)06-0859-04
EffectsofalelopathyofUlvapertusaKjelmongrowthandantioxidant
enzymaticactiviesofHeterosigmaakashiwo(Hada)Hada
CAIHeng-jiang1 , 2 , LIBo1 , SUNHe-lin1
(1.ColegeofMarineEnvironmentalEngineering, DalianOceanUniversity, Dalian116023, China;2.KeyLaboratoryofNearshore
MarineEnvironmentalResearch, Dalian116023, China)
Abstract:TheefectsofalelopathyofUlvapertusaKjelmanonthegrowth, physiologicalandbiochemicalcharacteristicsincluding
Chl-acontent, solubleproteincontent, MDAcontent, T-AOC, CATactivity, SODactivityandGPXactivityofHeterosigmaakashiwo
(Hada)Hadawerestudiedbytheexperimentalecologyandbiochemicalmethods.TheresultsshowedthatthealelopathyofU.pertusa
couldinhibitthegrowthofH.akashiwo, andtheeffectsonantioxidantenzymaticactivieswereobvious.TheT-AOCandCATactivity
showedthedecreasingtrend, butMDAcontentandCATactivityshowedtheincreasingtrend, whileGPXshowedtheincreasingtrend
from 3dto6danddecreasingtrendfrom6dto12dunderalelopathyfromU.pertusa.ThechangeofChlacontentandsolubleprotein
contentwasnotobvious.ThesuperfluousreactiveoxygenspeciesproducedbyalelopathyofU.pertusawasthemainreasonsforthe
damageofH.akashiwo.
Keywords:UlvapertusaKjelm;Heterosigmaakashiwo(Hada)Hada;alelopathy;antioxidantenzymaticactivies
　　目前 , 利用存在于海洋环境中的天然生物因子 , 如大
型海藻等进行赤潮的生物学调控已经越来越引起人们的
重视 [ 1] 。已有的研究表明 , 孔石莼能通过营养竞争或是
克生作用来抑制赤潮微藻的生长 [ 2 , 3] , 但对其生理生化的
影响至今还未见报道 。
本文选择孔石莼和赤潮异弯藻为材料 , 探讨赤潮异
弯藻抗氧化系统活性对孔石莼克生作用的响应 , 这对于
阐明孔石莼抑制赤潮发生的生理生化机制有重要意义
1　材料和方法
1.1　藻种来源
孔石莼(UlvapertusaKjelman)采自大连黑石礁海域 ,
材料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 ,在室温 、70 μmol/(m2· s)光照下预培养 7d。
　　收稿日期:2010-03-04,修订日期:2010-05-05
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(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,辽宁鞍山人 ,博士 ,副教授 ,主要从事海洋生态学研究, E-mail:caihj@dlou.edu.cn
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　　赤潮异弯藻 [ Heterosigmaakashiwo(Hada)Hada]由中
国海洋大学藻种室提供。
1.2　培养方法和条件
用于微藻培养的 300 mL三角瓶预先用 1 mol/L的
HCl浸泡 24 h, 消毒海水冲洗干净后待用。培养液采用 f/
2营养盐配方 ,赤潮异弯藻在指数生长期接种 , 初始接种
数为 1×104 /mL。取预培养的孔石莼 0.05 g接种于含
150mL藻液中(试验组), 以未接种孔石莼的藻液为对照
(对照组)。培养温度(20±1)℃,光照强度 70 μmol/(m2
· s), 光暗周期 12 h∶12 h, 每 3d进行 f/2营养盐加富 , 以
保证营养盐充足。每组实验同时设 4个平行样 ,每 3 d取
一次样品进行测定。
1.3　赤潮异弯藻细胞数的测定
赤潮异弯藻用 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。
1.4　抗氧化系统活性的测定
赤潮异弯藻需要 6 000 r/min离心 , 取沉淀的藻泥进
行生理生化指标的测定。
叶绿素 a(Chl-a)含量测定取赤潮异弯藻藻液 30 mL,
经孔径 0.45 μm的微孔滤膜抽滤后参照 Jefery-Humphery
的方法测定 [ 4] 。
可溶性蛋白质含量测定按照 Bradford方法进行 , 以牛
血清蛋白做标准曲线 ,计算蛋白质含量 [ 5] 。
丙二醛(malondine, MDA)含量的测定按照 Dhindsa
等的方法进行 [ 6] 。
总抗氧化能力(tota1 antioxidecapacity, T-AOC)的测
定采用南京建成生产的 T-AOC测试试剂盒进行测定。
过氧化氢酶(catalase, CAT)活力的测定参照 Kato和
Shimizu的方法进行 [ 7] 。
超氧化物岐化酶(totalsuperoxidedismutase, T-SOD)
活力的测定采用氮蓝四唑(NBT)光化学反应法 [ 8] 。
谷胱甘肽过氧化酶(glutathioneperoxidase, GPX)活
力的测定谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性的测定参照荣
征星等的方法 [ 9] 。
1.5　数据处理
数据处理采用 SPSS11.0进行统计分析 , 采用 One
wayANOVA进行差异性分析。
2　结果与讨论
2.1　赤潮异弯藻生长的变化
从图 1可以看出 , 孔石莼对赤潮异弯藻的生长有抑
制作用 , 随着试验时间的延长 , 抑制作用愈加明显 , 在 9 d
时抑制作用已经达到了极显著水平(P<0.01)。 试验组
赤潮异弯藻的细胞数在 12 d时仅为对照组的 19.38%。
王悠研究表明 , 石莼能够向周围环境中分泌相生相克类
化合物 , 石莼主要是通过相生相克作用影响赤潮异弯藻
的生长 [ 10] 。本试验在营养盐充足的情况下进行的 , 所以
推测赤潮异弯藻生长受抑制主要是由于石莼克生作用引
起的。
图 1　孔石莼对赤潮异弯藻生长的影响
Fig.1 EffectsofU.pertusaongrowthofH.akashiwo
2.2　赤潮异弯藻 Chl-a含量的变化
图 2为孔石莼克生作用对赤潮异弯藻 Chl-a含量的
影响。试验组赤潮异弯藻 Chl-a含量在 9 ～ 12 d时低于对
照组 , 但差异不显著(P>0.05)。 Chl-a是藻类细胞中最
基本的光合色素 , 是光能的接受体。试验结果表明孔石
莼的克生作用对赤潮异弯藻的光合作用无明显的影响。
图 2　孔石莼对赤潮异弯藻叶绿素 a含量的影响
Fig.2 EfectsofU.pertusaonChl-acontentsofH.akashiwo
2.3　赤潮异弯藻可溶性蛋白含量的变化
孔石莼克生作用赤潮异弯藻可溶性蛋白含量的影响
不显著(图 3)。初始阶段(0 ～ 3 d)赤潮异弯藻可溶性蛋
白含量会有所增加 , 而后(6 ～ 12 d)出现下降的趋势 , 但
差异不显著(P>0.05)。蛋白质不仅是生物有机体的重
图 3　孔石莼对赤潮异弯藻可溶性蛋白含量的影响
Fig.3 EfectsofU.pertusaonsolubleproteinscontentsinH.
akashiwo
第 6期 蔡恒江 ,等:孔石莼克生作用对赤潮异弯藻生长和抗氧化系统活性的影响 861　
要组成部分 , 而且作为生物催化反应的酶类 , 在各种生理
功能中起重要作用。试验结果表明 , 虽然孔石莼的克生
作用对赤潮异弯藻的生长有明显的抑制作用 , 但对可溶
性蛋白含量并无明显影响。
2.4　赤潮异弯藻 MDA含量的变化
从图 4可以看出孔石莼克生作用对赤潮异弯藻 MDA
含量的变化。试验组赤潮异弯藻 MDA含量始终高于对
照组 , 在第 12 d时与对照组相比差异显著(P<0.01),是
对照组的 161.56%。测试 MDA的含量常常可以反映机
体内脂质过氧化程度 , 间接反映出细胞的损伤程度 [ 11] 。
试验结果表明 , 石莼克生作用对赤潮异弯藻细胞有明显
的损伤。
图 4　孔石莼对赤潮异弯藻 MDA含量的影响
Fig.4EfectsofU.pertusaonMDAcontentsinH.akashiwo
2.5　赤潮异弯藻 T-AOC的变化
由图 5可以看出 ,孔石莼克生作用对赤潮异弯藻 T-
AOC的变化较为明显。整个阶段中赤潮异弯藻 T-AOC都
始终低于对照组 , 并且差异极显著(P<0.01)。 12 d时 T-
AOC是对照组的 65.38%。 T-AOC是指生物抗氧化系统
清除活性氧自由基的能力 , 推测孔石莼产生的克生物质
诱导赤潮异弯藻产生活性氧自由基 , 是赤潮异弯藻受损
伤的主要原因。
图 5　孔石莼对赤潮异弯藻 T-AOC的影响
Fig.5 EfectsofU.pertusaonT-AOCinH.akashiwo
2.6　赤潮异弯藻 CAT活力的变化
图 6表明 , 试验组 CAT活性始终高于对照组 , 在 6 ～
12 d差异极显著(P<0.01)。 12 d时 CAT活性是对照组
的 146.93%。 CAT主要位于乙醛酸循环体和过氧化物体
中 , 在线粒体中也发现具有 CAT同工酶 CAT-3。在 CAT
所催化的反应中 ,能不断地清除 H2 02 , 并能形成酶的双电
子中间复合物来氧化 H2 02产生 O2 [ 12] 。从试验结果可以
推测孔石莼的克生作用刺激了赤潮异弯藻 CAT活性的升
高 , 来清除体内过量的 H
2
0
2
, 以减轻藻类受到的伤害。
图 6　孔石莼对赤潮异弯藻 CAT活性的影响
Fig.6 EffectsofU.pertusaonCATactivityinH.akashiwo
2.7　赤潮异弯藻 SOD活性的变化
由图 7可以看出 , 试验组赤潮异弯藻的 SOD活性 0 ～
6 d差异不明显(P>0.05), 9 ～ 12 d显著低于对照组(P
<0.01)。 12 d时 SOD活性是对照组的 62.48%。 SOD
是植物氧化代谢中一种极为重要的酶 ,能歧化 O· -2 为H2 02
和 O
2
[ 13] ,在保护系统中处于核心地位 , 影响着植物体内
O· -2 和 H2 02的浓度 ,它的活性的降低代表了 O· -2 和 H2 02的
产生速率的降低 。
图 7　孔石莼对赤潮异弯藻 SOD活性的影响
Fig.7 EffectsofU.pertusaonSODactivityinH.akashiwo
2.8　赤潮异弯藻 GPX活性的变化
孔石莼克生作用对赤潮异弯藻 GPX活性的影响较为
显著。如图 8所示 , 在最初的 0 ～ 3 d, GPX活性变化不明
显(P>0.05);第 6 d时显著高于对照组(P<0.01),是对
照组的 299.48%;而在 12 d时明显低于对照组(P<
0.01), 是对照组的 67.84%。 GPX能清除 H2 02还能还原
脂质过氧化物(ROOH), 从而控制了 H2 02转化为羟自由
基(·OH)。说明孔石莼克生作用使赤潮异弯藻体内产生
H2 02而使 GPX活性升高 , 使藻体免受伤害;之后 H2 02的
继续大量出现 , 消耗大量 GPX, 使其活性降低 , 对藻体造
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成伤害加剧。
图 8　孔石莼对赤潮异弯藻 GPX活性的影响
Fig.8EfectsofU.pertusaonGPXactivityinH.akashiwo
3　结　论
(1)孔石莼克生作用对赤潮异弯藻生长有明显的抑
制作用 , 12 d时细胞密度仅为对照组的 19.38%。 (2)孔
石莼克生作用会使 T-AOC和 SOD活力呈现降低的趋势 ,
第 12 d时分别是对照组的 65.38%和 62.48%;MDA含量
和 CAT活力呈现升高的趋势 , 第 12 d时分别是对照组的
161.56%和 146.93%;GPX活力呈现先升高而后下降趋
势 , 第 6d时最高是对照组的 299.48%,而第 12 d时最低
是对照组的 67.84%;Chl-a含量和可溶性蛋白含量并无
明显变化。孔石莼克生作用对赤潮异弯藻抗氧化系统活
性有明显的影响。
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