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2015年
海 洋 湖 沼 通 报
Transactions of Oceanology and Limnology
№3
芋根江蓠快速生长条件的研究
*
唐贤明1,金月梅2,刘 涛3,张 磊3,孙隆朕2,孙利军2
(1.海南省海洋与渔业科学院,海南 海口570203;
2.青岛利邦达海洋科技有限公司,山东 青岛266108;3.中国海洋大学,山东 青岛266003)
摘 要:主要研究了温度、光照、盐度以及不同氮源对芋根江蓠生长的影响,结果显示,芋根江蓠在其他
生长条件恒定时最适生长温度为27~30℃、最适光照为6 000lx、最适盐度为20~27.5。4种氮源
NaNO3、NH4NO3、CO(NH2)2、NH4HCO3的最适浓度分别为10~50mg/L、10mg/L、10~30mg/L、10~
30mg/L。不同氮源的对比结果显示,10mg/L NH4HCO3能显著促进芋根江蓠的生长,其他各氮源之间
芋根江蓠的相对生长率并无显著的差异,这是因为NH4HCO3能补充一定的碳源,避免了生长过程中的
碳限制。
关键词:温度;光照;盐度;氮源;芋根江蓠;生长;
中图分类号:Q945.3 文献标志码:A 文章编号:1003-6482(2015)03-039-07
引言
江蓠是1种富含琼胶的重要经济海藻,随着世界各国琼胶生产的不断发展,作为主要原料海藻的石
花菜日益不能满足琼胶生产的需要,以江蓠作原料提取琼胶的工作,已引起有关国家的广泛重视。早在
100多年前,日本就开始用江蓠作为提取琼胶的辅助原料,进入二十世纪初期,北美、南非和澳大利亚,也
利用当地的自然资源,逐渐发展起以江蓠为原料的琼胶生产[1]。
但是,近些年来,工农业生产和科学技术的飞跃发展,对琼胶的需要量也大为增加。据初步了解,目
前全世界每年的琼胶消费量,大约为1万t以上,其中仅日本每年就需要2 000t以上,需要原料海藻
16 000t以上。我国的琼胶消费量也在不断增长,年产量也远不能满足工农业生产和人民生活的需要。
因此,研究和开展江蓠的人工养殖[2-5],扩大原料海藻的生产,已经成为当前海水养殖战线的一项迫切任
务。
1950年代,中国开始进行江蓠养殖的试验,养殖过龙须菜[6]、真江蓠[7]、细基江蓠繁枝变型[8-10]、脆江
蓠[11]、粗江蓠[12-13]、菊花江蓠[14]等多个江蓠品种。江蓠的养殖方式多样,浅滩播种或夹苗养殖[15-19]、浅海
浮筏养殖[20]、和虾贝池塘混养[21]等,不同养殖环境及方式直接影响江蓠的生长速率和对营养的利用效
率。国内没有关于芋根江蓠试养的相关记载,本文在实验室人为可控的条件下研究芋根江蓠快速繁育的
最适环境条件,建立了芋根江蓠快速繁殖体系,明确芋根江蓠的最适生长温度、营养盐及其浓度、盐度,为
芋根江蓠的人工栽培提供一定的理论基础,也为江蓠的大规模繁育开发潜在资源。
1 实验材料及方法
1.1 实验材料
芋根江蓠Gracilaria blodgettii,编号2013070003,实验材料采自印度尼西亚,保存于中国海洋大学
大型海藻种质库。保存温度24±1℃,光照3000~5000lx。
* 基金项目:海洋公益性行业科研专项经费项目(201405020);中央高校基本科研业务费(201362040)资助
第一作者简介:唐贤明(1979-),硕士,高级工程师,从事热带海水养殖技术研究,E-mail:hn.tangxm@aliyun.com
*通讯作者:金月梅(1982-),硕士,助理研究员,从事藻类生物学研究,E-mail:mgbl_sr@ouc.edu.cn
收稿日期:2014-11-24
DOI:10.13984/j.cnki.cn37-1141.2015.03.005
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1.2 实验材料预处理方法
选择颜色正常、无腐烂、生长旺盛的植株,用毛刷清理藻体表面污泥及杂藻,用高压水枪进行清洗,在
解剖镜下观察,直至表面无附生杂藻,最后用消毒海水冲洗干净后备用。
1.3 温度对芋根江蓠生长的影响
取生长良好的藻体,用吸水纸吸干附带的水分,称量初始鲜重Mo,培养在500mL的三角烧瓶中,培
养温度设18、21、24、27、30、33和36℃7个梯度,每个梯度3个平行,培养光照为6 000lx,光照周期
12∶12,培养液为消毒海水中添加氮和磷,浓度分别为NaNO324.3mg/L、KH2PO41.75mg/L。
1.4 光照对芋根江蓠生长的影响
取生长良好的藻体,用吸水纸吸干附带的水分,称量初始鲜重Mo,培养在500mL的三角烧瓶中,光
照设置2000、4000、6000、8000和10000lx 5个梯度,每个梯度3个平行,培养温度为27℃,光照周期
12∶12,培养液为消毒海水中添加氮和磷,浓度分别为NaNO324.3mg/L、KH2PO41.75mg/L。
1.5 盐度对芋根江蓠生长的影响
取生长良好的藻体,用吸水纸吸干附带的水分,称量初始鲜重Mo,培养在500mL的三角烧瓶中,盐度设置
15、20、22.5、25、27.5、30、32.5、35和40共9个梯度,每个梯度3个平行,培养温度为27℃,培养光照为6 000lx,光
照周期12∶12,培养液为消毒海水中添加氮和磷,浓度分别为NaNO324.3mg/L、KH2PO41.75mg/L。
1.6 不同氮源对芋根江蓠生长的影响
取生长良好的藻体,用吸水纸吸干附带的水分,称量初始鲜重Mo,培养在500mL的三角烧瓶中,选取4
种氮源,NaNO3、NH4NO3、CO(NH2)2、NH4HCO3,每种氮源设置0、10、20、30、50和100mg/L 6个浓度梯度,
每个梯度3个平行,培养条件为温度27℃,光照6 000lx,光照周期12∶12h。
1.7 数据处理方法
培养7d后进行藻体鲜重 Mt的称量,相对生长率RGR(%·d-1)=[ln(Mt/Mo)/t]×100%,其中Mo
为初始鲜重,Mt为t天后的鲜重,藻体称量前用吸水纸吸干。Excel2007进行数据平均值及标准差的计
算并作图,用SPSS13.0进行数据统计分析,并用字母标出,相同字母表示差异不显著,不同字母表示差
异显著。
2 结 果
2.1温度对芋根江蓠生长的影响
图1 不同温度对芋根江蓠生长的影响
Fig.1 Effect of temperature on the growth of G.blodgettii
3期 芋根江蓠快速生长条件的研究 41
材料培养3周后,36℃条件下的芋根江蓠材料全部腐烂发白,无法称重,18℃条件下均出现了负增长。
结果显示,不同培养条件下,芋根江蓠相对生长率的范围为(1.85~4.69)%·d-1,27℃、30℃条件下,芋根
江蓠的相对生长率分别为4.69%·d-1、4.42%·d-1,统计分析的结果显示该两组间无显著差异,但显
著高于其他(P<0.05)。因此,芋根江蓠最适的培养温度为27~30℃。
2.2 光照对芋根江蓠生长的影响
图2 不同光照条件下芋根江蓠的生长情况
Fig.2 Effect of light intensity on the growth of G.blodgettii
随着培养光照的增强,芋根江蓠的生长速率不断增加,在光照为6 000lx时达到最大为1.93%·d-1,随
后呈不断下降的趋势。统计分析的结果也显示,光照强度为6 000lx时,相对生长率显著高于其他各组
(P<0.05),因此可以认为,6 000lx是芋根江蓠生长的最适光照。
2.3 盐度对芋根江蓠生长的影响
图3 不同盐度对芋根江蓠生长的影响
Fig.3 Effect of salinity on the growth of G.blodgettii JZ)
随着盐度的增加,芋根江蓠的相对生长率呈现不断上升的趋势,盐度为22.5时达到最大为6.32%·d-1,
随后呈不断下降的趋势,盐度为40时降到最低为1.43%·d-1。结果说明过高过低的盐度都会抑制芋根
江蓠的生长。统计分析的结果显示盐度为20、22.5、25、27.5 4组间芋根江蓠的相对生长率无显著差异,
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但显著高于其他各组(P<0.05)。结果表明,芋根江蓠生长的最适盐度为20~27.5。
2.4 不同氮源对芋根江蓠生长的影响
图4 不同NaNO3浓度下芋根江蓠的生长情况
Fig.4 Effect of NaNO3on the growth of G.blodgettii
随着NaNO3浓度不断增加,相对生长率呈上升的趋势,在 NaNO3浓度为20mg/L时达到最大为
4.47%·d-1,随后不断下降,NaNO3浓度为100mg/L时,相对生长率下降至3.71%·d-1。单因子方差
分析的结果显示,NaNO3浓度为10、20、30和50mg/L 4个条件下芋根江蓠的相对生长率差异不显著,
NaNO3浓度为0mg/L、100mg/L条件下芋根江蓠的相对生长率显著低于其他4组(P<0.05)。
图5 不同NH4NO3浓度下芋根江蓠的生长情况
Fig.5 Effect of NH4NO3on the growth of G.blodgettii
随着NH4NO3浓度不断增加,相对生长率不断增加,在 NH4NO3浓度为10mg/L时达到最大为
2.21%·d-1,随后不断下降,NH4NO3浓度为100mg/L时,相对生长率下降至1.01%·d-1。单因子方
差分析的结果显示,NH4NO3浓度为10mg/L的条件下芋根江蓠的相对生长率显著高于其他各组
(P<0.05)。
3期 芋根江蓠快速生长条件的研究 43
图6 不同CO(NH2)2浓度下芋根江蓠的生长情况
Fig.6 Effect of CO(NH2)2on the growth of G.blodgettii
CO(NH2)2浓度为10mg/L时,芋根江蓠的相对生长率最大为2.40%·d-1,降低或增加CO(NH2)2浓
度,芋根江蓠的相对生长率都呈现下降的趋势,浓度为100mg/L时,芋根江蓠的相对生长率最小为
1.78%·d-1。统计分析的结果显示,浓度为100mg/L时,芋根江蓠的相对生长率显著低于10mg/L条
件,其他各组间均没有显著的差异(P<0.05)。说明过高的CO(NH2)2浓度能抑制芋根江蓠的生长。
图7 不同NH4HCO3浓度下芋根江蓠的生长情况
Fig.7 Effect of NH4HCO3on the growth of G.blodgettii
NH4HCO3浓度为10mg/L时,芋根江蓠的相对生长率最大为7.42%·d-1,降低或增加NH4HCO3
浓度,芋根江蓠的相对生长率都呈现下降的趋势,浓度为100mg/L时,相对生长率最小为3.82%·d-1。
统计分析的结果显示,浓度为10mg/L、20mg/L、30mg/L时,各组间相对生长率无显著差异,而浓度为
0mg/L、50mg/L、100mg/L条件下,相对生长率显著低于其他3组(P<0.05),说明过高的NH4HCO3浓
度能抑制芋根江蓠的生长。
3 讨 论
温度和光照是影响江蓠生长的重要因子。芋根江蓠在21~33℃间均可以生长,但最适生长温度为
27~30℃,较真江蓠(Gracilaria vermiculophylla)[22]和细基江蓠繁枝变型(Gracilaria tenuistipitata
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var.liui)[23]略高,属高温种。张学成等对龙须菜的栽培试验中发现当温度超过23℃时藻体就开始溃
烂,这暴露了其不耐高温的特点,要在南方实现江蓠的栽培产业化还需开发芋根江蓠这类耐高温的新品
种。芋根江蓠最适光照强度为6 000lx,这和细基江蓠繁枝变型的结果一致。李恒等[24]的研究认为脆江
蓠生长的最适光照为70μmol/(m
2·s),这表明芋根江蓠对光照的需求更高,黄中坚[25]对芋根江蓠的研
究结果也证明了这点。但是本实验中,8 000lx条件下,芋根江蓠培养两周后,出现梢部发白的现象,这可
能是因为持续的高光照对芋根江蓠产生了伤害。
盐度也是影响江蓠生长的重要因素。芋根江蓠在15~40均可以生长,但最适盐度为20~27.5,和
很多报道的结果相一致。贺丽虹[26]研究发现细基江蓠繁殖变型在低盐度(21)条件下生长得更快。刘静
雯等的研究结果显示盐度15~30范围内培养细基江蓠繁枝变型,最高日特定生长率最高,金玉林等[27]
认为脆江蓠的最适盐度为30,盐度低于20时生长受到抑制。而 Manoj et al[28]的研究结果显示,皮江蓠
(Gracilaria corticata)在盐度为25、35时,生长率最高。以上的结果表明,江蓠对盐度的适应范围较广,
这和江蓠的喜好生长在淡咸水交界处的生活习性有关。
藻类的生长离不开营养盐的供给,文中芋根江蓠对不同形态的氮源均可以吸收利用,这是因为海水
中不同化合态的N可以相互转化。无论是哪一种氮源,在其浓度达到10mg/L即可满足芋根江蓠的生
长。浓度过高反而会抑制芋根江蓠的生长。一般文献报道,藻类优先吸收NH4-N,当NH4-N浓度降
低到一定程度,才会激活体内的硝酸还原酶,开始吸收水体中的NO3-N[29]。本文中并未体现出这种差
异,NaNO3条件下芋根江蓠的相对生长率较NH4NO3反而略高。这和很多文献报道相一致,徐永健[30]的
研究结果表明不同化合态氮(NH4-N、NO3-N)对龙须菜生长的影响是没有差异的。Leonardo et al的
研究结果也显示,不同氮源(NaNO3、NH4NO3、NH4Cl、尿素)对隅江蓠(Gracilaria cornea)的生长率均无
显著影响,但是N:P比例能显著地影响江蓠的生长率。但是本研究中,NH4HCO3较其他氮源更能促进
芋根江蓠的生长,其相对生长率最高可达7.42%/d-1,这可能是因为NH4HCO3补给氮元素的同时避免
了碳元素的抑制。
本研究确定了芋根江蓠生长的最适环境条件,从最适温度和光照的生长情况来看,芋根江蓠为高温
种,且对光照的要求较高。芋根江蓠对盐度的要求较低,在盐度为20.5‰时即可达到较高生长率。而芋
根江蓠对不同形式氮源的利用率也不尽相同,其中NH4HCO3更能促进芋根江蓠的生长。这些研究结果
将为芋根江蓠的人工快繁奠定坚实的理论基础。
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Preliminary Establishment of a Rapid Multiplication System
for Gracilaria blodgetti
TANG Xianming1,JIN Yuemei 2,LIU Tao3,ZHANG Lei 3,SUN Longzhen2,and SUN Lijun2
(1.Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences,Haikou 570203,China;
2.Qingdao Libangda Marine Technology Co.,Ltd,Qingdao 266108,China;
3.Colege of Marine Life Science,Ocean University of China,Qingdao,266003,China)
Abstract:This study determined mainly the effects of temperature,light,salinity and nitrogen source
on the growth of Gracilaria blodgettii.The results showed that the optimum growth condition for G.
blodgettii was at temperatures ranging from 27to 30℃,irradiation of 6 000lx and salinity between 20
and 27.5.The optimal concentration of 4nitrogen sources(NaNO3,NH4NO3,CO(NH2)2,NH4
HCO3)were 10~50mg/L,10mg/L,10~30mg/L and 10~30mg/L respectively.The comparison
showed that 10mg/L of NH4HCO3significantly promoted the growth of G.blodgettii;while other ni-
trogen sources did not show any obvious influence on the growth of G.blodgettii.This finding indica-
ted that NH4HCO3may have supplemented to some extent the carbon source and avoided carbon limita-
tion in growing process.
Key words:temperature;light;salinity;nitrogen source;Gracilaria blodgettii;growth