全 文 ：收稿日期:2012-03-15 修回日期:2012-04-01
基金项目:海洋公益性行业科研专项(200805069) ;国家自然科学基金(41171389) ;辽宁省博士启动基金(20081076) ;辽宁省教育厅高校
科研项目(2009A174)
作者简介:蔡恒江(1978—) ，男，副教授，博士，主要从事海洋生态学研究。E-mail:caihj@ dlou． edu． cn
赤潮异弯藻对孔石莼生长及其某些生理特性的影响
蔡恒江1，2，李 博1，刘长发1，2
(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)
摘要:通过实验生态学和生物化学的方法，研究了赤潮异弯藻［Heterosigma akashiwo(Hada)Hada］对孔石莼
(Ulva pertusa Kjellman)生长及其叶绿素 a(Chl-a)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，同时赤潮异弯藻也会抑制孔石莼的生长，且孔石莼生理生化特性对
其有明显的响应。赤潮异弯藻会使孔石莼 CAT活力和 MDA含量呈现升高的趋势;GPX 活力呈现下降的趋
势;T-AOC和 T-SOD活力呈现先下降后升高趋势;Chl-a含量并无明显变化。推测赤潮异弯藻克生作用诱导
孔石莼产生活性氧自由基，是藻体受损伤的主要原因。
关键词:赤潮异弯藻;孔石莼;生理特征;活性氧自由基
doi:10． 3969 / j． issn． 1007-9580． 2012． 02． 004
中图分类号:S968． 41 + 1 文献标识码:A 文章编号:1007-9580(2012)02-016-05
赤潮是全球性的海洋生态灾害。近年来，我
国近岸海域赤潮发生的频率、波及范围和危害程
度均呈上升趋势。赤潮不仅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毒素，对人类生活造
成危害，即形成有害赤潮(HAB)。因此赤潮也成
为当前污染生态学研究的热点之一［1］。研究人员
开始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［2］。孔石莼(Ulva
pertusa Kjellman)属于绿藻门(Chlorophyta) ，石莼目
(Ulvales) ，石莼科(Ulvaceae) ，石莼属(Ulva) ，它广
泛分布于西太平洋沿海，在我国野生藻类中资源
极为丰富，是黄、渤海产量最大的一种绿藻［3］。
已有大量研究结果表明，孔石莼与微藻种群之间
会发生克生作用［4-5］，这为赤潮防治的生物操纵
法研究提供了依据。但利用孔石莼进行赤潮防控
的同时，也必然会对其自身的生长及生理特征造
成影 响。本 文 选 择 孔 石 莼 和 赤 潮 异 弯 藻
［Heterosigma akashiwo (Hada)Hada］为材料，探
讨赤潮异弯藻对孔石莼生长及其生理特征的影
响，为利用大型海藻进行赤潮防控奠定理论基础。
1 材料和方法
1． 1 藻种来源
孔石莼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 mol /(m2· s)光照下预培养
7 d。赤潮异弯藻由中国海洋大学藻种室提供。
1． 2 培养方法和条件
用于藻类培养的 300 mL 三角瓶预先用
1 mol /L盐酸浸泡 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，取预培养的孔
石莼 0． 05 g 接种于含 150 mL培养液中。赤潮异
弯藻在指数生长期接种，接种于含孔石莼的培养
液中，初始接种密度为 1 × 104 个 /mL(试验组) ，
以未接种赤潮异弯藻的孔石莼为对照(对照组)。
培养温度(20 ±1)℃，光照强度 70 mol /(m2·s) ，
光暗周期 12 h∶ 12 h，每 3 d 进行 f /2 营养盐加富，
以保证营养盐充足。每组试验同时设 4 个平行样，
每 3 d取一次样品进行测定。
61 《渔业现代化》2012 年第 39 卷第 2 期
1． 3 孔石莼称重和赤潮异弯藻细胞数的测定
用吸水纸小心地把孔石莼表面的水吸干后称
重。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
石莼取出后，用蒸馏水洗净直接进行生化指标
的测定。叶绿素 a(Chl-a)含量测定参照 Jeffery-
Humphery等［6］的方法，丙二醛(MDA)含量测定按
照 Dhindsa等［7］的方法，总抗氧化能力(T-AOC)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(CAT)活力测定参照 Kato 等［8］的
方法，超氧化物岐化酶(T-SOD)活力测定采用氮蓝
四唑(NBT)光化学反应法［9］，谷胱甘肽过氧化酶
(GPX)活力测定参照荣征星等［10］的方法。
1． 5 数据处理
数据处理采用 SPSS 11． 0 进行统计分析，两
组间数据应用配对 t检验进行差异性分析。
2 结果与分析
2． 1 孔石莼和赤潮异弯藻生长的变化
赤潮异弯藻对孔石莼的生长有明显的影响
(图 1)。在第 9 天时，孔石莼生长受到赤潮异弯
藻的极明显的抑制作用(P ＜ 0． 01) ，在第 12 天时
的重量为对照组的 81． 93%。从图 2 可以看出，
孔石莼对赤潮异弯藻的生长有抑制作用，且随着
试验时间的延长，抑制作用愈加明显，在第 9 天时
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第 12 天时仅为对照
组的 19． 38%。王悠等［5］研究表明，石莼能够向
图 1 赤潮异弯藻对孔石莼生长的影响
Fig．1 Effects of H． akashiwo on the growth of U． pertusa
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。本试
验在营养盐充足的情况下进行，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，而孔石莼生长受到抑制主要是由于赤潮异弯
藻的影响。
图 2 孔石莼对赤潮异弯藻生长的影响
Fig．2 Effects of U． pertusa on the growth of H． akashiwo
2． 2 孔石莼 Chl-a含量的变化
图 3 为赤潮异弯藻对孔石莼 Chl-a 含量的影
响。试验组孔石莼的 Chl-a 含量始终与对照组差
异不显著(P ＞ 0． 05) ，第 12 天时试验组 Chl-a 含
量比对照组增加 10． 23%。Chl-a 是藻类细胞中
最基本的光合色素，是光能的接受体，通过光合作
用，可将光能转化为化学能，将无机物转化为有机
物，是植物形态建成和产量形成的基础。试验结
果表明赤潮异弯藻对孔石莼的光合色素(Chl-a)
含量无明显的影响。
图 3 赤潮异弯藻对孔石莼叶绿素 a含量的影响
Fig． 3 Effects of H． akashiwo on the Chl-a content
of U． pertusa
2． 3 孔石莼MDA含量的变化
赤潮异弯藻对孔石莼 MDA 含量有明显的影
响(图 4)。第 3 天时试验组 MDA 含量无明显变
71《渔业现代化》2012 年第 39 卷第 2 期
化，第 6 ～ 12 天时含量明显高于对照组(P ＜
0． 01) ，第 12天时 MDA含量是对照组的 197． 22%。
膜脂过氧化作用即是指不饱和脂肪酸中所发生的
一系列自由基反应，人们常以 MDA、乙烷和 LEP
(类脂褐色素)作为质膜过氧化程度的指标［11］。
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。试验结果
表明，试验组孔石莼脂质过氧化程度加剧，细胞的
恶损伤增加。
图 4 赤潮异弯藻对孔石莼MDA含量的变化
Fig． 4 Effects of H． akashiwo on MDA content in U． pertusa
2． 4 孔石莼总抗氧化能力(T-AOC)的变化
图 5 为孔石莼 T-AOC 的变化。试验组孔石
莼 T-AOC在第 6 天显著低于对照组(P ＜ 0． 01) ，
下降 64． 68%;而第 12 天时又远远高于对照组
(P ＜ 0． 01) ，增加 54． 03%;第 3 天和第 9 天与对
照组相差不明显(P ＞ 0． 05)。T-AOC 是指生物抗
氧化系统清除活性氧自由基(ROS)的能力。从生
理学角度来说，抗氧化防御系统可以清除 ROS，
阻止其产生，并修复和降解被氧化的分子片断，从
而减少生物受氧化的伤害［12-13］。
图 5 赤潮异弯藻对孔石莼 T-AOC的变化
Fig． 5 Effects of H． akashiwo on T-AOC in U． pertusa
2． 5 孔石莼 CAT活力的变化
图 6为孔石莼 CAT 活力的变化。试验组孔石
莼 CAT活力与对照组相比，在初始阶段(第0 ～9天)
变化不明显(P ＞0． 05)，但是到第 12 天时是对照组
的 139． 73%，明显高于对照组(P ＜0． 01)。CAT主要
位于乙醛酸循环体和过氧化物体中，在线粒体中也
发现了 CAT的同工酶 CAT-3。在 CAT 所催化的反
应中，能不断清除过氧化氢(H2O2)，并能形成酶的双
电子中间复合物来氧化H2O2 产生O2
［14］。从试验结
果可以推测，孔石莼 CAT活性的升高可以清除其体
内过量的H2O2，以减轻藻体受到的伤害。
图 6 赤潮异弯藻对孔石莼 CAT活力的变化
Fig． 6 Effects of H． akashiwo on CAT activity in U． pertusa
2． 6 孔石莼 T-SOD活力的变化
从图 7 可以看出孔石莼 T-SOD 活力的变化。
T-SOD的活力在第 3 天时是对照组的 71． 23%，
明显低于对照组(P ＜0． 01) ;而第12天时则显著高
于对照组(P ＜ 0． 01) ，活力是对照组的 207． 21%。
SOD是植物氧化代谢中一种极为重要的酶，能歧
化 O2·
－为 H2O2 和 O2
［15］，在保护系统中处于核心
地位，影响着植物体内 O2·
－和 H2O2 的浓度，它的
活性变化代表了 O2·
－的产生速率。
图 7 赤潮异弯藻对孔石莼 T-SOD活力的变化
Fig．7 Effects of H． akashiwo on T-SOD activity in U． pertusa
81 《渔业现代化》2012 年第 39 卷第 2 期
2． 7 孔石莼 GPX活力的变化
图 8 为孔石莼 GPX 活力的变化。GPX 活力
始终低于对照组，且第 9—12 天差异极显著(P ＜
0． 01) ，第 12 天时活力降低 19． 61%。GPX 能清
除 H2O2，还能还原脂质过氧化物(ROOH) ，从而
控制 H2O2 转化为羟自由基(·OH)。在机体内，
与谷胱甘肽还原酶(一种黄素酶)偶联的谷胱甘
肽再生系统，对清除 H2O2 最为重要。
图 8 赤潮异弯藻对孔石莼 GPX活力的变化
Fig． 8 Effects of H． akashiwo on GPX activity in U． pertusa
3 讨论
3． 1 赤潮异弯藻对孔石莼的影响
试验结果表明，孔石莼可以抑制赤潮异弯藻
的生长，因此可以利用这一现象进行赤潮异弯藻
赤潮的生物学调控。但在调控过程中，孔石莼生
长也会受到抑制，这主要是由于其与微藻之间的
营养竞争和克生作用［16-17］。植物体内特别是生
物膜上含有大量的不饱和脂肪酸，而构成膜的不
饱和脂肪酸对 ROS很敏感，常发生过氧化和脱酯
化作用。膜脂过氧化作用即是指不饱和脂肪酸中
所发生的一系列自由基反应，人们常以 MDA 作
为质膜过氧化程度的指标［11］。从试验结果可以
看出，试验组孔石莼 MDA 含量明显升高，说明孔
石莼脂质过氧化程度加剧，细胞的恶损伤增加。
研究发现，孔石莼受到影响主要是由于微藻对其
克生作用所引起的，克生作用包括影响光合作用
或分泌某种克生物质等引起的［16］。而本试验每
3 d进行 f /2 营养盐加富，以保证营养盐充足，所
以推测孔石莼受到的伤害效应可能是由于赤潮异
弯藻对其克生作用所引起的。
3． 2 抗氧化系统在孔石莼受胁迫中的作用
T-AOC是指生物抗氧化系统清除 ROS 的能
力，而 CAT、T-SOD、GPX 亦是主要的抗氧化酶系
统，它们的改变代表着抗氧化系统的改变。所有
需氧生物体内都存在着一套比较完善的抗氧化系
统，它们与生物体的抗逆境胁迫能力密切相
关［18-19］。在正常的生理状态下，由代谢产生的
ROS可以为抗氧化系统所控制，水平比较低，处
于产生和消除的动态平衡。当植物处于逆境胁迫
条件下，一些诸如醌类、芳香烃胺类和金属螯合剂
等在体内进行生物转化时，会产生氧化还原循环。
这样，不仅母体化合物产生的中间产物本身是
ROS 代谢产物，而且在循环中产生了大量的
ROS，这些 ROS如果得不到及时清除，或者内源自
由基的产生和清除失去了正常的平衡，通常会造成
植物体的伤害。从试验结果可以推测，孔石莼在赤
潮异弯藻的作用下引起抗氧化系统活性的变化，使
孔石莼内 ROS 产生和清除间的动态平衡被打破，
从而导致 ROS 的大量产生并积累，ROS 进一步引
起孔石莼的氧化伤害。因此，孔石莼体内抗氧化系
统活性的高低直接影响着孔石莼对逆境胁迫的适
应能力或抵抗逆境胁迫伤害的能力。 □
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Effects of Heterosigma akashiwo (Hada)Hada on the growth
and physiological characteristics of Ulva pertusa Kjellm
CAI Heng-jiang1，2，LI Bo1，LIU Chang-fa1，2
(1 College of Marine Technology and Environment，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China;
2 Key Laboratory of Nearshore Marine Environmental Research，Dalian 116023，China)
Abstract:The effects of Heterosigma akashiwo(Hada)Hada on the growth，physiological characteristics
including Chl-a content，MDA content，T-AOC，CAT activity，SOD activity and GPX activity of Ulva pertusa
Kjellman were studied by experimental ecology and biochemical methods． The results demonstrated that U．
pertusa could inhibit the growth of H． akashiwo，and H． akashiwo could inhibit the growth of U． pertusa
simultaneously． The effects of U． pertusa on physiological characteristics were obvious． The MDA content and
CAT activity showed increasing trend，but GPX activity showed decreasing trend while T-AOC and T-SOD
showed decreasing trend from 3d to 6d and increasing trend from 9d to 12d under allelopathy from H．
akashiwo． The change of Chl-a content was not obvious． Superfluous reactive oxygen species produced by
allelopathy from H． akashiwo was main reasons for the damage of U． pertusa．
Key words:Ulva pertusa Kjellm;Heterosigma akashiwo (Hada)Hada;physiological characteristics;reactive
oxygen species (ROS
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
)
·文摘·
温度和 pH值对循环水养殖系统中的黄尾鰤稚鱼的生长和生理反应的影响
在荷兰进行的一个可在循环水养殖系统中养殖的新鱼种的调查中认定，黄尾鰤具备出色的潜力。
为了帮助确定这一鱼种在循环水养殖系统中的最适合的水质，在两个独立的试验中测试了水温(21，
23． 5，25，26． 5 和 29 °C)和 pH值(6． 58，7． 16 和 7． 85)对它的影响。对生长在中试规模 RAS 系统中
的黄尾鰤稚鱼的生长性能、饲料转化率、应激生理参数和新陈代谢参数等进行了估算。在 26． 5 °C 下，
伴随着黄尾鰤稚鱼摄食达到最多，饲料转化率达到最好，其生长也达到了最佳。温度从 21 °C 上升到
26． 5 °C，可导致黄尾鰤稚鱼 30 天后的最终重量增加 54%。水的 pH 值在 6． 58 时，由于无法适应而导
致的生理崩溃致使黄尾鰤稚鱼死亡，并抑制了它的生长和饲料转化率的改善。
(《Aquaculture》Vol． 330-333)
02 《渔业现代化》2012 年第 39 卷第 2 期