全 文 ：第 29卷　第 1期 海 洋 环 境 科 学 Vol.2 9 , No.1
2 0 1 0 年 2 月 MARINEENVIRONMENTALSCIENCE Feb. 2 0 1 0
龙须菜对赤潮异弯藻和海洋原甲藻的
生长抑制效应＊
雷光英1, 2 ,杨宇峰 1 ,李　宵 1
(1.暨南大学水生生物研究所 ,水体富营养化与赤潮控制广东省教育厅重点实验室 ,广东 广州 510632;2.广东省农业科学
院 科技情报研究所 ,广东 广州 510640)
摘　要:在实验室条件下 ,利用共培养系统 ,研究了龙须菜(Gracilarialemaneiformis)对赤潮异弯藻(Heterosigmaakashiwo)和
海洋原甲藻(Prorocentrummicans)的生长抑制效应。结果显示 ,龙须菜对两赤潮藻的生长均产生抑制作用 , 且随着起始密度
的增加 ,抑制作用增强。高密度龙须菜组使赤潮异弯藻在实验进行 6d后接近全部死亡 ,海洋原甲藻的细胞数量在实验进
行 6d后呈下降趋势。然而 ,两赤潮藻与龙须菜之间的营养竞争对龙须菜的生长也产生了一定影响 , 其中海洋原甲藻的竞
争作用较强 ,而赤潮异弯藻的竞争作用较弱。此外 ,龙须菜水溶性抽提液经高温煮沸后对赤潮异弯藻无抑制作用 ,甚至能促
进其生长 ,而未经煮沸的抽提液对其有一定的抑制作用 ,但抑制作用相对鲜组织较弱。
关键词:龙须菜;赤潮异弯藻;海洋原甲藻;生长抑制
中图分类号:Q948.8　　文献标识码:A　　文章编号:1007-6336(2010)01-0027-05
InhibitoryeffectsofGracilarialemaneiformisongrowthof
HeterosigmaakashiwoandProrocentrummicans
LEIGuang-ying1 , 2 , YANGYu-feng1 , LIXiao1
(1.InstituteofHydrobiology, JinanUniversity, KeyLaboratoryofEutrophicationandRedTideControl, EducationDepartmentof
GuangdongProvince, Guangzhou510632, China;2.AgricultureInformationResearchInstitute, GuangdongAcademyofAgricultural
Sciences, Guangzhou510640, China)
Abstract:TheinhibitoryefectsofseaweedGracilarialemaneiformisonthegrowthoftworedtidemicroalgaeHeterosigmaakashiwoand
Prorocentrummicanswerestudiedinco-cultureunderthecontroledlaboratoryconditions.TheresultsshowedthatG.lemaneiformisin-
hibitedthemicroalgalgrowth, orevencausedmortalityatendoftheexperiment.Andtheinhibitoryefectswerepositivelyrelatedtothe
initialdensitiesoftheseaweed.ThecellnumberofmicroalgaewasdecreasedmarkedlybyincreasingtheinitialdensitiesofG.lemane-
iformis.However, thetwomicroalgaealsoefectonthenutrientcompetitiononthegrowthoftheseaweed.P.micansandshowedahigh-
erabilityofcompetitionwithG.lemaneiformisthanH.akashiwo.Inaddition, theaqueousextractofG.lemaneiformishadsomeinhibito-
ryefectsonthegrowthofH.akashiwo, buttheeffectsweredecreasedafterdealingitwithhightemperature.
Keywords:Gracilarialemaneiformis;Heterosigmaakashiwo;Prorocentrummicans;growthinhibition
　　利用大型海藻与赤潮生物竞争营养盐作为一种新兴
的生物防治方法 , 其环境效益越来越受到人们的重视 [ 1] 。
大型海藻具有生命周期长 , 生物量大 、生产力高 , 在生长
过程中能大量吸收 C、N、P等营养物质 、增加水体溶解氧 ,
栽培大型海藻是吸收 、利用营养物质 、防治富营养化的有
效措施之一 [ 2, 3] 。目前已报道了石莼 、江蓠等大型海藻与
一些海洋赤潮藻的竞争关系 [ 4 ～ 6] , 结果显示大型海藻对
赤潮藻有较强的抑制效应。目前 , 龙须菜与海洋赤潮藻
＊ 收稿日期:2008-03-08,修订日期:2008-04-14
　基金项目:国家自然科学基金委-广东省联合基金(U0633006);科技部 863项目(2007AA09Z436);广东省高等学校自然科学重点
项目(粤财教 [ 2007] 129)
　作者简介:雷光英(1982-),女 ,贵州金沙人 ,硕士研究生 ,研究方向为赤潮与海洋生态学 , E-mail:luciaready@126.com
　通讯作者:杨宇峰(1963-),男 ,湖南常德人 ,暨南大学生命科学技术学院教授 、博士生导师 ,研究方向为海洋环境和水生生物学 , E-
mail:tyyf@jnu.edu.cn
28　 海　洋　环　境　科　学 第 29卷
的竞争关系也越来越受到研究者们的关注 [ 7 ～ 9] 。 本文以
我国沿海重要的大型经济海藻龙须菜为材料 , 研究了其
对两种海洋赤潮藻――赤潮异湾藻(Heterosigmaakashi-
wo)和海洋原甲藻(Prorocentrummicans)的生长抑制效应 ,
以期为我国近海赤潮的生物治理提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　藻种及预培养
龙须菜(Gracilarialemaneiformis)取自广东省汕头南
澳海区。选择健康藻体 , 除去表面杂藻 ,用大量海水冲洗
材料 , 在室内水族箱内暂养。天然海水经过过滤 、煮沸 、
冷却 , pH值和盐度分别调节至 8.0和 30。两微藻由暨南
大学藻种室提供 , 均在温度为(21±1)℃, 3 000 1x光照和
光暗比(L∶D)=12h∶12 h的条件下 , 于自然海水中按 f/2
配方 [ 10]加富培养至生长对数期备用。
1.2　实验设计
实验采用大型海藻和微藻共存系统培养。取生长状
况良好 、处于指数增长期的赤潮异弯藻和海洋原甲藻同
时接种 , 与龙须菜共同培养于装有 40 mL培养液的 100
mL锥形瓶中 ,并用卡片纸覆盖瓶口。为防止微藻附壁生
长 , 每天定时摇动培养瓶。每两天定时采样 0.1 mL, 用
Lugol s试剂固定 , 在显微镜下计数微藻细胞数量的变化 ,
实验保持无菌操作。
1.2.1　不同起始密度龙须菜对两种赤潮藻生长的影响
龙须菜接种密度为 0, 2.5, 5, 10, 20 g/L, 赤潮异湾藻
的接种细胞数为 5×104 /mL, 海洋原甲藻为 1×104 /mL,
实验设两海洋微藻单独培养组(对照组)、两藻种分别与
龙须菜培养组以及两藻种共同与龙须菜培养组。每组 3
个重复 , 实验周期为 10 d。
1.2.2　龙须菜水溶性抽提液对赤潮异湾藻的影响
取新鲜龙须菜 10g,加少许蒸馏水研磨成浆 , 用煮沸
消毒过的海水离心 3次 , 得上清液 100 mL[ 4] 。以此液为
母液(A液), 取 A液 50 mL于压力锅中加热至 120℃,维
持 20min,制成 B液 , C液为 f/2培养液(对照组)。其中
A液和 B液用消毒过的海水稀释为 10 g/L, 并按 f/2配方
制成培养基。
实验设赤潮异湾藻分别与 A液 、B液和 C液(对照
组)共培养 ,每组 3个重复 , 实验周期为 14 d。
1.2.3　赤潮藻生长抑制量的计算方法
两赤潮藻生长抑制量 [ 4]的计算方法为:生长抑制量
=(对照组的藻种密度-处理组藻种密度)/对照组藻种密
度。
2　结　果
2.1　不同起始密度龙须菜对两赤潮藻生长的影响
2.1.1　两赤潮藻单种与龙须菜培养
两赤潮藻的生长状况在不同起始密度龙须菜条件下
呈不同的变化趋势 , 龙须菜对赤潮异弯藻的抑制作用大
于海洋原甲藻(图 1)。赤潮异弯藻细胞数量在实验进行
两天后呈逐渐减少的趋势 , 而海洋原甲藻则一直呈增长
趋势 , 其细胞日特定生长率最高达 9.249%(2.5 g/L试验
组),但两者的生长都明显受到龙须菜的抑制 , 且随着龙
须菜起始密度的增加 , 对赤潮藻生长的抑制作用增强。
在起始密度为 10g/L和 20g/L组 , 海洋原甲藻的细胞数
量在实验进行 6 d后呈下降趋势;赤潮异弯藻在龙须菜起
始密度为 10g/L和 20 g/L组 6 d后接近全部死亡。
随着龙须菜起始密度的增加 , 对两赤潮藻的抑制量
增大 , 且龙须菜对赤潮异湾藻的抑制量明显高于海洋原
甲藻(图 2)。实验结束时龙须菜对赤潮异湾藻的抑制量
最高达到 0.996,且一直呈增加趋势 , 而对海洋原甲藻的
抑制量最高仅为 0.633,且在低密度组呈下降趋势。
2.1.2　两赤潮藻与龙须菜共培养
两赤潮藻与龙须菜共培养时的细胞数量变化趋势与
单培养时相似(图 3)。但共培养时赤潮异弯藻的细胞数
量变化较为剧烈 ,实验两天后呈急剧下降趋势 ,迅速进入
衰亡期 , 在龙须菜密度为 10 g/L和 20 g/L组 ,第 3 ～ 7 d
图 1　不同起始密度的龙须菜对赤潮藻生长影响的比较
Fig.1EfectcomparisonofdiferentinitialdensitiesofG.lemaneiformisontwospeciesofredtidemicroalage
第 1期 雷光英 ,等:龙须菜对赤潮异弯藻和海洋原甲藻的生长抑制效应 29　
时其细胞数量从 104 /mL数量级降至 102 /mL数量级 , 随
后其细胞接近全部死亡;而海洋原甲藻细胞数量虽在增
长 , 但在相同的龙须菜密度下其细胞数量较其单独与龙须
菜培养时低。说明两赤潮藻之间也存在竞争关系 ,海洋原
甲藻对赤潮异弯藻的抑制作用较强 ,海洋原甲藻的存在使
赤潮异弯藻细胞数量下降更加迅速 ,而赤潮异弯藻对海洋
原甲藻的抑制作用稍弱。
2.1.3　龙须菜生长率的变化
从表 1可知 , 龙须菜的日特定生长率在其与赤潮异弯
藻单种培养 , 起始密度为 2.5 g/L时最高 , 为 3.463%, 随
着龙须菜起始密度的增加 , 其日特定生长率呈下降趋势 ,
2.5 g/L实验组的龙须菜日特定生长率与其他三组差异
性显著(P<0.05);在两赤潮藻共同培养时龙须菜日特
定生长率也随起始密度的增加而下降。在龙须菜与海洋
原甲藻单种培养时 , 其日特定生长率很低 , 最高仅为
1.906%(龙须菜密度为 5.0 g/L组), 而同时海洋原甲藻
的细胞数量却呈增长趋势 , 说明海洋原甲藻能反作用于
龙须菜 , 海洋原甲藻的存在对龙须菜的生长产生了一定
影响。
2.2　龙须菜水溶性抽提液对赤潮异湾藻的影响
龙须菜水溶性抽提液对赤潮异湾藻的抑制效应较鲜
组织弱(图 4)。实验进行 2 d后经高温煮沸的抽提液组
(B液组)细胞增长超过了对照组。未经高温煮沸的抽提
液组(A液组)在 8 d前其数量稍低于对照组 , 8 d后其细
胞数量超过对照组。随着实验的进行 , 抽提液有利成分的
耗尽 , B液组赤潮异湾藻细胞数量在 10 d后呈下降趋势 ,
对照组在 8 d后呈下降趋势 , 而 A液组却一直呈增长趋
势。
3　讨　论
3.1　龙须菜对赤潮藻生长的影响
张善东等 [ 1]对龙须菜和东海原甲藻(P.donghaiense)
营养盐(NO-3 、PO-4 )竞争关系的研究表明 , 龙须菜对营养
盐的快速吸收 ,使得共培养体系营养盐浓度迅速减少 ,导
致东海原甲藻消亡 ,而东海原甲藻对龙须菜生长不构成明
显影响;龙须菜与锥状斯氏藻(Scrippsielatrochoidea)共
培养后 , 低密度龙须菜组浮游植物密度受抑制是因为
NO-3耗尽 , 高密度龙须菜组浮游植物密度下降可能是两者
30　 海　洋　环　境　科　学 第 29卷
表 1　不同培养系统龙须菜生物量及日生长率变化的比较
Tab.1 Comparisonofbiomass(wetweight)andspecificgrowthrateofG.lemaneiformis
indiferentcoexistenceculturesystems(Mean±SD)
培养方式 组别 初始生物量 /g 最终生物量 /g 生长率 /(%)
龙须菜与赤潮 Ⅰ组 0.1136±0.0061 0.1595±0.0039 3.4627±0.8087
异弯藻共培养 Ⅱ组 0.2125±0.0061 0.2654±0.1772 2.2364±0.4214
Ⅲ组 0.4058±0.0044 0.4781±0.0152 1.6498±0.4070
Ⅳ组 0.8059±0.0053 0.9023±0.0402 1.1308±0.3954
龙须菜与海洋 Ⅰ组 0.1028±0.0046 0.1181±0.0053 1.4002±0.3292
原甲藻共培养 Ⅱ组 0.2053±0.0011 0.2480±0.0085 1.9058±0.4015
Ⅲ组 0.4060±0.0023 0.4800±0.0132 1.6853±0.2197
Ⅳ组 0.8028±0.0028 0.8920±0.0219 1.0574±0.2855
龙须菜与 Ⅰ组 0.1071±0.0032 0.1338±0.0074 2.2435±0.3804
两赤潮藻共培养 Ⅱ组 0.2095±0.0004 0.2513±0.0029 1.8358±0.0100
Ⅲ组 0.4052±0.0030 0.4657±0.0038 1.4013±0.0946
Ⅳ组 0.8032±0.0011 0.9153±0.0205 1.3128±0.2374
　　注:Ⅰ组:2.5g/L;Ⅱ组:5.0g/L;Ⅲ组:10g/L;Ⅳ组:20g/L
图 4　龙须菜水溶性抽提液对赤潮异湾藻细胞数量的影
响
Fig.4EfectsofaqueousextractsofG.lemaneiformisonpopu-
lationdynamicsofH.akashiwotestedundervarious
conditions
注:A液组为未灭菌的抽提液组;B液组为经高温灭菌的抽提液
组;C液组为对照组。
之间的 “互荫效应”或者是他感作用 [ 7] 。孔石莼在其生长
过程中会分泌一些胞外酶来抑制赤潮藻的生长 [ 11] 。
Wang等 [ 9]的研究结果表明龙须菜鲜组织对东海原甲藻 、
锥状斯氏藻和塔玛亚历山大藻(Alexandriumtamarense)的
生长具有明显的抑制作用效应 , 并且可在短时间内使东
海原甲藻接近全部死亡。 本研究发现龙须菜对两种赤潮
藻的生长均产生抑制作用 , 并随着起始密度的增加抑制
作用加强。其中 , 龙须菜对赤潮异弯藻的抑制作用较强 ,
在高密度龙须菜组实验第 2 d后赤潮异弯藻细胞密度迅
速降低。在实验过程中观察到赤潮异弯藻的细胞形态有
一定变化 , 显微镜下可明显观察到细胞色素体改变以及
内含物溶解 , 可能是龙须菜除了与赤潮藻产生营养竞争
抑制其生长外 , 也像其他大型海藻一样分泌一些物质使
赤潮藻细胞通透性降低 ,致使细胞分解死亡。
Heterocapsacircularisquama能够分泌一些相生相克类
化合物抑制或灭杀共培养的鞭毛藻 , 以确保其在共培养
体系中的优势地位 [ 12] ;甲藻 Gymnodiniummikimotoi同样
能够分泌一些相生相克类物质抑制 H.circularisquama的
生长 [ 13] ;在两种微藻共培养体系中 , 东海原甲藻与塔玛亚
历山大藻相互影响 , 但东海原甲藻受塔玛亚历山大藻的
影响程度比其对后者的影响程度要强 [ 14] 。本研究发现两
赤潮藻与龙须菜共同培养时它们之间存在相互作用 , 但
赤潮异弯藻受海洋原甲藻的影响程度较其对后者的影响
程度要强得多。赤潮异弯藻在第 2 d后细胞数量急剧下
降 , 说明海洋原甲藻的存在对赤潮异弯藻产生了一定影
响。
3.2　龙须菜水溶性抽提液对赤潮藻生长的影响
藻类分泌的次生代谢产物不仅能影响其自身的生
长 , 同时还影响邻近水体的微生物以及高等植物和动物
等 , 相生相克类化合物能够明显抑制浮游植物的演替 [ 15] 。
在共培养体系中 , 大型海藻鲜组织能够持续向周围环境
中分泌相生相克类化合物 , 当化合物累计到一定的浓度
时就会对共培养的微藻产生强烈的影响 , 但在大藻的培
养液滤液中 , 这类化合物的浓度较低 , 因此对微藻生长的
影响程度较低 [ 16] 。研究发现石莼或江篱分泌的相生相克
化合物能够分泌至周围环境中 , 从而对共培养的微藻生
长产生影响 , 其培养液滤液也能影响微藻的生长 , 但是作
用强度明显弱于鲜组织 [ 16] 。也有研究发现缘管浒苔的培
养滤液对赤潮异弯藻有克生作用 , 但当赤潮异弯藻接种
于煮沸的培养滤液中其生长并未受到抑制 , 说明克生物
质在高温下不稳定和易分解 [ 5] 。
本研究发现 ,龙须菜的水溶性抽提液经高温煮沸后
对赤潮异弯藻无抑制作用 , 而未经煮沸的抽提液对其有
一定的抑制作用 ,但抑制作用相对鲜组织较弱 ,在实验进
行 8 d后甚至促进微藻生长。这可能是由于龙须菜抽提
液经高温后某些抑藻物质分解后变成了龙须菜生长所需
的营养物质 , 而这些抑藻物质的化学成分不是很稳定 ,因
而经过高温处理后 ,部分有效抑藻成分分解 , 导致表现出
第 1期 雷光英 ,等:龙须菜对赤潮异弯藻和海洋原甲藻的生长抑制效应 31　
抑制作用减弱的现象 [ 4] 。高温处理后的孔石莼水溶性抽
提液对赤潮异弯藻的生长无影响 , 对中肋骨条藻(Skele-
tonemacostatum)的生长表现为促进效应 , 对塔玛亚历山
大藻仅表现出较弱的抑制效应。 此现象说明孔石莼水溶
性抽提液中的抑藻物质可能为多种成分 , 其中某些成分
不耐高温 , 在其失活后 ,抑藻活性降低 [ 4] 。
3.3　龙须菜在不同培养条件下的生长状况
龙须菜在与两赤潮藻的培养过程中 , 其生长受到一
定程度的影响。当两赤潮藻与龙须菜共同培养时龙须菜
的日特定生长率低于龙须菜与赤潮异弯藻单种培养时 ,
说明赤潮异弯藻对龙须菜的影响较海洋原甲藻低 , 可能
的原因为海洋原甲藻的表面积与体积比比较大 , 对龙须
菜竞争作用较强 , 还可能是因为原甲藻本身为甲藻 , 自身
可能会分泌一些甲藻毒素来抑制龙须菜的生长。而刘婷
婷等 [ 8]在研究龙须菜对旋链角毛藻(Chaetoceroscurvise-
tus)和锥状斯氏藻的生长抑制效应时发现两赤潮藻对龙
须菜的生长影响不显著。
随着龙须菜起始密度的降低 , 龙须菜平均日特定生
长率呈递增趋势 , 这是因为随着起始密度的增大 , 龙须菜
对营养盐的竞争利用以及对光照的 “互荫效应”也越来越
明显 , 限制了群体的生长 [ 7] 。
3.4　自然海区规模栽培龙须菜控制赤潮的可行性分析
近年来的研究结果表明:龙须菜鲜组织可有效抑制
东海原甲藻 、锥状斯氏藻 、旋链角毛藻等多种赤潮藻的生
长 [ 1, 7 ～ 9] 。本研究结果表明:龙须菜对赤潮异弯藻的抑制
量高于文献报道的石花菜的抑制量 [ 6] , 说明龙须菜的克
藻效应明显 , 该结果为海区大规模栽培龙须菜防治赤潮
提供了直接的科学证据。广东汕头南澳近海在 20世纪
90年代常有赤潮发生 , 但自 2000年开始规模化栽培龙须
菜以后 , 还未有大面积赤潮发生的报道。龙须菜以其具
有分泌抑藻物质的能力以及与赤潮藻竞争营养物质具有
优势的特性而成为防治赤潮的新型生物材料 [ 9] 。因此认
为在我国近海规模化栽培龙须菜控制赤潮的发生是可行
的。
参考文献:
[ 1] 张善东 ,俞志明 ,宋秀贤 ,等.大型海藻龙须菜与东海原甲藻
间的营养竞争 [ J] .生态学报, 2005, 22(10):2676-2680.
[ 2] FEIXG.Solvingthecoastaleutrophicationproblembylarge
scaleseaweedcultivation[ J] .Hydrobiologia, 2004, 512(1-3):
145-151.
[ 3] ZHOUY, YANGHS, HUHY, etal.Bioremediationpotentialof
themacroalgaGracilarialemaneiformis(Rhodophyta)integrated
intofedfishcultureincoastalwatersofNorthChina[J] .Aqua-
culture, 2006, 252:264-276.
[ 4] 南春容 ,张海智 ,董双林.孔石莼水溶性抽提液抑制 3种海洋
赤潮藻的生长 [ J] .环境科学学报 , 2004, 24(4):702-706.
[ 5] 许 研 ,董双林 ,于晓明.缘管浒苔对赤潮异弯藻的克生效应
[ J] .生态学报 , 2005, 25(10):2681-2685.
[ 6] 许 研 ,董双林 ,金秋.几种大型海藻对赤潮异弯藻生长抑制
效应的初步研究 [ J] .中国海洋大学学报 , 2005, 35(3):475-
477.
[ 7] 张善东 ,宋秀贤 ,王 悠 ,等.大型海藻龙须菜与锥状斯氏藻间
的营养竞争研究 [ J] .海洋与湖沼 , 2005, 36(6):556-560.
[ 8] 刘婷婷 ,杨宇峰 ,叶长鹏 ,等.大型海藻龙须菜对两种海洋赤
潮藻的生长抑制效应 [ J] .暨南大学学报(自然科学版),
2006, 27(5):754-759.
[ 9] WANGY, YUZM, SONGXX, etal.EfectsofmacroalgaeUlva
pertusa(Chlorophyta)andGracilarialemaneiformis(Rhodophy-
ta)ongrowthoffourspeciesofbloom-formingdinoflagellate[ J].
AquaticBotany, 2007:139-147.
[ 10] GUILLARDRRL, RYTHERJH.Studiesonmarineplanktonic
diatoms.I.Cyclotelanana(Hustedt)andDetonulaconfervaceae
(Cleve)[J] .CanMicrobiol, 1962, 8:229-239.
[ 11] 张培玉 ,蔡恒江 ,肖慧 ,等.孔石莼与 2种海洋微藻的胞外滤
液交叉培养研究 [ J] .海洋科学 , 2006, 30(5):1-4.
[ 12] UCHIDAT, MATSUYAMAY, YAMAGUCHIM, etal.Growth
interactionsbetweenaredtidedinoflagelateHeterocapsacircu-
larisquamaandsomeotherphytoplanktonspeciesinculture
[ A] .YASUMOTOT, OSHIMAY, FUKUYOY.Harmfuland
ToxicAlgalBlooms, IntergovernmentalOceanographic[ C] .Par-
is:CommissionofUNESCO, 1996:369-372.
[ 13] UCHIDAT, TODAS, MATSUYAMAY, etal.Interactionsbe-
tweentheredtidedinoflagellatesHeterocapsacircularisquama
andGymnodiniummikimotoiinlaboratory[ J] .JournalofEx-
perimentalMarineBiologyandEcology, 1999, 241:285-299.
[ 14] 王 悠 ,愈志明 ,宋秀贤 , 等.大型海藻与赤潮微藻及赤潮微
藻之间的相互作用研究 [ J] .环境科学 , 2006, 27(2):274-
279.
[ 15] KEATINGKI.Blue-greenalgalinhibitionofdiatomgrowth:
Transitionfrommesotrophictoeutrophiccommunitystructure
[ J].Science, 1978, 199:971-973.
[ 16] 王 悠 ,愈志明 ,宋秀贤 , 等.共培养体系中石莼和江蓠对赤
潮异弯藻生长的影响 [ J].环境科学 , 2006, 27(2):246-252.