全 文 ：文章编号:0253-2468(2004)04-0702-05　　　中图分类号:X55　　　文献标识码:A
孔石莼水溶性抽提液抑制3种海洋赤潮藻的生长
南春容1 , 2 , 张海智1 , 董双林2　(1.潍坊学院生物系, 潍坊　261043;2.中国海洋大学教育部水产养
殖重点实验室 , 青岛　266003)
摘要:研究了孔石莼水溶性抽提液对 3种赤潮藻(赤潮异弯藻 、中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻)生长的影响.在实验的前 4 d
内 ,孔石莼水溶性抽提液(0.25～ 2.0 g·L -1)对各赤潮藻种的生长皆表现出明显的抑制效应, 最大抑制效应表现在接种后的
第 2～ 3d.各藻种生长受抑制的量随孔石莼水溶性抽提液浓度的增加而增加 ,当孔石莼水溶性抽提液的浓度达 2.0 g·L -1时 ,
赤潮异弯藻和中肋骨条藻被完全致死 ,塔玛亚历山大藻的生长受到强烈抑制.实验后期(5 d后),低浓度处理组(0.25 ～ 1.0
g·L-1)的藻种加速生长 ,表现为促进效应.经高温处理后的孔石莼水溶性抽提液对赤潮异弯藻和中肋骨条藻的抑制效应完
全消失 ,对塔玛亚历山大藻的抑制效应明显减弱.
关键词:孔石莼;水溶性抽提液;生长抑制;赤潮异弯藻;中肋骨条藻;塔玛亚历山大藻
Growth inhibition of queous extracts of Ulva pertusa on three species of
microalgae in red tide
NAN Chunrong1 , 2 , ZHANG Haizhi1 , DONG Shuanglin2 　(1.Department of Biology , Weifang University , Weifang 　
261043;2.Aquaculture Research Laboratory , Ocean University of China , Qingdao　266003)
Abstract:Aqueous extracts of Ulva pertusa were tested for allelopathic activity against three species of red tide microalgae , Heterosigma
akashiwo , Skeletonema costatum , and Alexandrium tamarense.Within the first four days of the experiment , the growth of all the three species
of microalgae were strongly inhibited at exposure concentrations(0.25～ 2.0g·L-1).Maximum inhibition effect occurred at the 2～ 3d of the
experiment.The growth inhibition increased with the concentration of the extracts.The growth of H.akashiwo , and S.costatum were
completely inhibited and A.tamarense was strongly suppressed at 2.0 g·L-1 treatment.The growth of microalgae was stimulated at lower
concentration treatments(0.25～ 1.0g·L-1)during the second half period(5～ 8 d)of the experiment.The inhibitory effects of the extracts
to H.akashiwo and S.costatum could not be observed and that to A.tamarense was obviously reduced after autoclaved for 20 minutes at
120℃.
Keywords:Ulva pertusa;aqueous extracts;growth inhibition;Heterosigma akashiwo;Skeletonema costatum;Alexandrium tamarense
收稿日期:2003-08-22;修订日期:2003-11-09
基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G1999012011);中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室开
放基金
作者简介:南春容(1966—),女 ,博士
由于陆源污染物对海洋的污染日趋加重 ,引起海水富营养化.由此造成世界各地海区赤潮
频发 ,规模不断扩大 ,不仅给渔业生产造成重大经济损失 ,而且危害着人类的生存环境.目前国
内外关于赤潮的治理方法已有很多研究 ,早期关于赤潮治理的研究主要是采用化学试剂如硫
酸铜等迅速杀灭赤潮藻[ 1] ,近年来人们使用粘土法治理赤潮并取得较好成效[ 2] ,还有一些学者
尝试研究生物治理的方法 ,使用病毒[ 3] 或细菌[ 4] 杀灭赤潮藻.但所有以上这些方法都对海洋环
境及其中的生物存在着潜在的威胁[ 5] .
本文研究大型海藻提取物杀灭海洋赤潮藻 ,直接利用大型海藻分泌的或体内含有的天然
物质为除藻剂 ,在快速杀死赤潮藻的同时又不会对环境造成污染 ,有效地保护海洋环境及其中
第 24 卷第 4期
2004 年7 月
环　境　科　学　学　报
ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE
Vol.24 , No.4
July , 2004
DOI :10.13671/j.hjkxxb.2004.04.024
的生物 ,达到治理赤潮保护海洋生态系的理想目的 ,这对大型海藻的开发利用和海洋环境保护
无疑具有十分重要的意义 ,同时为研制新型 、高效 、专一且能生物降解的杀藻剂提供理论依据.
1　材料和方法
1.1　藻种及预培养
孔石莼(Ulva pertusa)由日本长崎大学提供 ,为分布于日本南部的无性繁殖株 ,长期培养于
实验室中.实验所用 3 种海洋赤潮藻 ———赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、中肋骨条藻
(Skeletonema costatum)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)(藻株 ATHK)由中国海洋大学
微藻室提供.以上各藻种皆单种培养于 f 2介质中.实验前 ,将各藻种培养至对数生长期备用.
1.2　孔石莼水溶性抽提液的制备
取新鲜孔石莼 10 g ,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.以此液为母液 ,用煮沸消毒过的海水作不同的稀释倍率 ,得系列浓度梯度(0 ～ 2.0 g·L-1)
溶液.
1.3　不同浓度的孔石莼水溶性抽提液对海洋赤潮藻生长的影响
实验所用孔石莼水溶液的浓度系列为 0 ,0.25 ,0.50 ,1.00 , 1.50 , 2.00 g·L-1.将上述各液按
f 2配方加富[ 6] ,取处于对数生长期的各微藻接种于 100 mL 三角瓶内(含 40 mL 培养液),实验
重复数3次 ,共 54实验单元.各赤潮藻起始密度的确定是根据文献所述赤潮发生时所能达到
的最高密度[ 7 ～ 9] ,分别为:赤潮异弯藻 8.5×104 cells·mL-1 ,中肋骨条藻 18×104 cells·mL-1 , 塔
玛亚历山大藻 9×104 cells·mL-1.实验在光照培养箱内进行 ,培养条件为 20℃, 3000 lx;光暗比
(L∶D)为=12 h∶12 h.实验所用海水的盐度为 30 , pH 8.3.每日定时摇动各培养瓶两次 ,采样 1
mL ,鲁哥氏液固定保存.各微藻的计数均使用血球计数板 ,在 Olympus显微镜下进行计数.
1.4　不同处理的孔石莼水溶性抽提液对海洋赤潮藻生长的影响
实验开始前一周 ,在 20℃,L∶D=12 h∶12 h条件下 ,将孔石莼预培养于自然海水中(不加营
养盐),作A 、B两种不同强度的光照培养处理.A处理的光照强度为 5000 lx , B处理的光照强
度为 300 lx.
孔石莼水溶性抽提液的制备方法同上 ,取不同光照强度处理的孔石莼各 10 g 制得上清液
A 、B各 100mL(A液:5000 lx组 ,B液:300 lx组).另取A液 50mL置压力锅中 ,加热至 120℃,维
持20 min ,制成 C液.
实验共设A 、B 、C 、D系列.取A 、B 、C液各 50mL ,分别加入450mL海水中 ,按 f 2配方加富 ,
制成A 、B 、C系列培养液 ,系列D为 f 2培养液(对照).取处于对数生长期的各藻种接种于 100
mL 三角瓶内(内含40mL培养液),实验重复数3次 ,共36实验单元.赤潮异弯藻的起始密度为
7.0×104 cells·mL-1 ,中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻的密度同上 ,实验条件亦同上.
实验数据采用单因子方差分析并结合多重比较的方法进行统计分析.
2　结果
2.1　不同浓度的孔石莼水溶性抽提液对海洋赤潮藻生长的影响
图1为不同浓度系列的孔石莼水溶性抽提液对各藻种生长的作用结果.结果表明 ,在实验
的前 4 d内 ,实验各浓度的孔石莼水溶性抽提液对 3种赤潮藻的生长皆有显著抑制作用(p<
0.05).随着孔石莼水溶性抽提液浓度的升高 ,其对各赤潮藻生长的抑制作用加强.在孔石莼水
7034 期 南春容等:孔石莼水溶性抽提液抑制三种海洋赤潮藻的生长
溶性抽提液浓度为 2.00 g·L-1处理下 ,在实验的 48 h内 ,赤潮异弯藻完全致死;至第 7 d ,中肋
骨条藻完全致死.但该浓度处理对塔玛亚历山大藻不表现出致死效应.从实验的第 5 d开始 ,
在0.25 ,0.50及1.00 g·L-1浓度处理下 ,赤潮异弯藻加速增殖 ,其中以0.50 g·L-1浓度下增长最
快 ,至实验结束时 ,其细胞密度显著高于对照组(p<0.01),表现为促进效应.同样从实验的第
5 d开始 ,在 0.25 , 0.50 g·L-1浓度处理下中肋骨条藻亦加速增殖 ,实验结束时的细胞密度显著
高于对照组(p<0.01),表现为促进效应.从实验的第 6 d开始 ,在 0.25 ～ 1.00 g·L-1浓度处理
下塔玛亚历山大藻加速增殖 ,实验结束时 1.00 g·L-1浓度处理组的细胞密度显著高于对照组
(p<0.01),表现为促进效应.
图 1　不同浓度的孔石莼水溶性抽提液处理下各藻种的种群生长动态
Fig.1　Population dynamics of three species of microalgae under various concentrations of aqueous extracts of U.pertusa
(Data are the means f rom three independent assays)
各浓度系列的孔石莼水溶性抽提液对各藻种的最大抑制效应表现在接种后的第 2 ～ 3 d.
图2所示为实验进行至 48 h时(表现出最大抑制效应的最短时间),孔石莼水溶性抽提液对各
藻种生长的抑制量与其浓度之间的关系.各藻种生长受抑制的量的计算方法为:
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 .
图 2　实验进行至 48 h时 ,孔石莼水溶性抽提液的浓度及其对各藻种生长的抑制量之间的关系
Fig.2　The relationship between the concentrations of aqueous ext racts of U.pertusa and the growth inhibi tion of
three species of microalgae at 48 h of the experiment
图2显示 ,孔石莼水溶性抽提液的初始浓度与其对各赤潮藻的生长抑制量(48 h)之间的
关系符合米氏方程.由此得到本实验条件下孔石莼水溶性抽提液抑制各藻种生长的方程式 ,分
别为:赤潮异弯藻 y =2.19x (0.50+x), r 2 =0 .99;中肋骨条藻 y =1.08x (0.55+x), r 2=
0.93;塔玛亚历山大藻 y =1.20x (0.45+x), r2 =0.89.
704 环　　境　　科　　学　　学　　报 24 卷
2.2　不同处理的孔石莼水溶性抽提液对海洋赤潮藻生长的影响
图3所示为不同处理的孔石莼水溶性抽提液对 3种海洋微藻生长的作用结果.该图显示 ,
不同光照强度下培养的孔石莼的水溶性抽提液对赤潮异弯藻 、中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻
的生长皆有显著抑制作用(p<0.01),但不同光照度处理之间差异不明显;经高温处理的孔石
莼水溶性抽提液仅对塔玛亚历山大藻的生长表现出一定的抑制效应 , 但抑制效应明显减弱(p
<0.05 , 相对于 A系列);对赤潮异弯藻的生长无影响 ,实验的第 3 d以后对中肋骨条藻的生长
则表现为促进效应(p<0.05).
图 3　不同处理的孔石莼水溶性抽提液对三种赤潮藻种群生长动态的影响
Fig.3　Effects of aqueous extracts of U.pertusa on the population dynamics of the microalgae tested
under various conditions(Data are the means from three independent assays)
*control;○5000 lx i llumination;★300 lx illumination;■being autoclaved
在实验的前 3 d内 ,各种处理的孔石莼水溶性抽提液对塔玛亚历山大藻的生长皆表现出
显著的抑制效应.实验的第 4 d开始 ,抑制效应逐渐解除 ,细胞密度呈快速上升趋势.
3　讨论及结语
利用植物体内产生的天然克生物质进行生态调控 ,在陆生杂草的防治及淡水生态系统中
藻类水华的控制方面早有研究 ,并取得很好进展[ 10 ～ 12] .但在海洋生态系统中 ,关于该方面的研
究刚刚起步 ,报道极少[ 5].
本研究显示 ,大型海藻孔石莼体内含有克藻物质 ,在本实验浓度范围内 ,其对赤潮异弯藻 、
中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻的生长皆表现出很强的克制效应或致死效应.但孔石莼水溶性
抽提液为粗提物 ,含有多种成分 ,化学性质复杂 ,对实验结果的影响较大 ,因此在实验中出现了
一些较为复杂的现象.如在实验的前 4 d内 ,实验各浓度的抽提液皆表现出较强的克藻效应 ,
但至实验结束时 ,在较低浓度下反而表现为促进效应.其中的原因可能是抑藻物质化学性质不
稳定 ,在其失活后 ,不再具有克藻效应.实验后期的促进效应或是来源于孔石莼水溶性抽提液
中的营养物质 ,或是来源于化学性质改变后的抑藻物质.
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 ,对中肋骨条藻的生长表
现为促进效应 ,对塔玛亚历山大藻则表现为减弱了的抑制效应.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 ,整体抑藻活性降低.在
对淡水高等植物体内克藻物质的研究中 ,人们发现植物体内的克藻物质常含有多种成分 ,它们
以混合物的形式表现出克藻效应[ 13] .这与本实验结果有相似之处.
在自然界中 ,随着潮水的涨落 ,孔石莼或是飘浮于海面 ,受到较强的光照 ,或是沉于浑浊的
7054 期 南春容等:孔石莼水溶性抽提液抑制三种海洋赤潮藻的生长
水下 ,数十小时处于近乎黑暗的状态下.本实验结果显示 ,不同强度的光照处理对孔石莼体内
抑藻物质的含量影响不明显.
孔石莼广泛分布于我国及日本海洋沿岸 ,是我国野生藻类资源中极为丰富的一种[ 14] .近
年来随着海洋污染的日趋加重 ,其在营养盐丰富的河口 、海湾等浅水水域中大量繁殖 ,形成绿
潮 ,破坏了海洋沿岸的生态系统 ,影响了旅游景观[ 15] .本研究为大型海藻孔石莼的开发利用 、
赤潮防治和海洋环境保护展现了新的前景.一方面 ,可以直接从孔石莼体内提取天然除藻剂 ,
达到以废治废 、变害为利的效果;另一方面 ,深入研究大型海藻克藻分泌物的化学结构和性质 ,
将为进一步合成新型 、高效 、专一且能生物降解的杀藻剂提供依据.
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