全 文 ：第 4 3 卷 第 1 2期 科 考 孟 叙9 19 8年 1 1 月
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6 M a e k in n e y G
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A b劝印 t i o n o f Iig h t b y e h l o or p h y l l so l u t i o n s . J B i o l C h e m , 1 94 1 , 1 4 0 : 3 15 一 3 2 2
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( 19 9 8
一
0 3
一
0 5 收稿 , 19 9 8一 0 6 一 0 5 收修改稿 )
锗对尖刺拟菱形藻多列型生长
和藻毒素产生的影响
俞志明①
(①中国科学院海洋研究所 ,
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0 致〕 x 10 0 6
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S u b b a R a o ②
青岛 2 6 6 0 7 1 ; ②& d fo r d In s t . t u t e o f ( ) e e a n og r a ph y ,
D a r t m o u t h
,
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摘要 研 究了锗酸 G e ( O H ) 4 对尖刺拟菱形藻多到型生长和软骨藻酸 (伪m io c a ic d) 藻毒素生
成的影响 . 结 果表明 , 在一定 ;农度范围内锗酸可 以抑制尖刺拟菱形藻的生长 , 其 抑制效应随锗
酸浓度的增 大而增强 . 锗酸还可 以抑制该藻细胞分泌软骨藻酸藻毒素 . 当 Ge/ iS 为 35 时 , 抑
制效率可达 10 0 % . 在此结果基础上 , 就其作压机制进行了探讨 .
关健词 锗 赤潮生物 软骨藻酸 抑制
尖刺拟菱形藻是一种常见的海洋硅藻 , 也是形成有害赤潮的主要藻种之一 最近研究发
现 , 在某些海域分布的该藻多列型可分泌软骨藻酸藻毒素 , 污染其他海洋生物 , 威胁人类的生
存环境 , 甚至生命和健康 【`〕 . 所以如何抑制该藻生长和藻毒素的产生引起了人 们的关注 . 文
献【2 〕曾基于粘土矿物治理赤潮的方法 ,研究了粘土矿物对尖刺拟菱形藻生长和软骨藻酸藻毒
素产生的影响 . 发现粘土矿物能够降低该藻毒素的产生 , 但难以完全抑制 . 锗在化学性质上
与硅藻的主要营养元素— 硅极 为相似 , 曾被应用于抑制某些硅藻生长 、 测定硅藻对海洋初级生产力的贡献 [ 3 ] . 另有研究表明 , 锗还对某些陆地植物中氨基酸 、 糖等化合物的渗出也有一
2 3 1 1
第 4 3 卷 第 21 期 科 考 孟 叙 1 9 9 8年 1 1 月
定影响 [4 〕. 在此基础上 , 本文考察了锗离子对尖刺拟菱形藻多列型生长和软骨藻酸藻毒素产
生的影响 , 针对其抑制作用和机制做 了进一步的研究和探讨 .
1 实验
锗酸 G e ( O H ) ; 是 由美国 M a t h e so n 肠 l e m a n & B e ll N o r w o d 公司生产的 eG q ( 9 9 . 9 9 9 % )
经加热溶解在酸性去离子水中制得 . 尖刺拟菱形藻多列型 ( sP u de o n ; t sz ch ia pun ge n : f . m ul -
t : se
r : e ` ) 取 自于加拿大爱德华工子岛 ( P r i n e e E d w a r d I s l a n d ) , 经加拿大 eB d f o r d 海洋研究所纯
化 、 分离 , 在 10 ℃ , 6巧 胖m ol · m 一 ’ · S 一 `白色荧光灯连续光照下 , f2/ 培养液中培养 . 接种后 Z d,
在其培养液中分 别加入一定量的锗酸母液 , 使其锗离子浓度分别达到 。 , 54 , 2 70 , 540 , 1 080 ,
1 8 9 0 拼m ol · L 一 ` , 其 G e/ iS 分别 为 。 , 1 , 5 , 10 , 20 , 35 . 定期检测细胞浓度 、 叶绿素 a 、 细胞中的
软骨藻酸 、 氨基酸等变 化 . 其中叶绿素 a 的测定用荧光方法 5[] , 细胞中软骨藻酸和氨基酸 的检
测分别使用 F M 0 c / H P L c 一 F D 方法 [“ ]和由 J。 h n 改进的荧光胺法 [ 7 〕 .
2 结果与讨论
2
·
1 G e ( O H ) ; 对尖刺拟菱形藻多列型生长的影响
锗是 在 化学 性 质上与 硅
八曰0CU4飞é,乙、
1;之\恻袋弓解浙吉
极为相似的一种元素 , 研究发
现它 能够干 扰该藻的硅 化作
用 , 影响 藻细 胞 的正常生长 ,
如图 1 所示 . 在无锗体系中 ,
该藻很快进入指数增长期 , 在
第 8 天 达 到 最 高 值 4 8 . 8
陀 · L 一 ` ; 当体 系加入 G e ( o H ) 4
后 , 该藻的生长 受到 明显的阻
抑 : 体系中最高 叶绿素 a 浓度
分别降低了 30 % 一 50 % , 其达
到最高 浓度的时 间 由无锗时
的第 8 天 , 提前至第 4 天 , 体系
叶绿素 a 达到最高浓度 后 , 迅
速下降至零 . 其 达到 零 叶绿
素 a 的时间随锗离子浓度的增
加而缩 短 : 由 G e/ iS 比 为 1 时
的 16 d 缩 短至 G e/ iS 比为 35
1 0 1 5 2 0 2 5 30 3 5
时间 / d
图 1 锗酸对尖刺拟菱形藻多列型生长的影响
锗离子浓度 (。 m ol · L ’ ) : 」卜~ 为 0 , 州二一 为 54 , 」卜 为 2 70 , 一二卜为 54 0 ,刊卜
为 1 0 8 0 , 州忿一- 为 1 8 9 0
时的 8 d . 表明该阻抑效应随锗离子浓度增大而逐渐增强 .
根据文献「2] 所提出的该藻生长速率模型 , 计算求得该藻在上述各实验条件下的最大生长
速率于表 l 结果表明在 G e/ iS 等于 1 时的最大生长速率较对 比实验略有提高 . 比较图 1 不
难发现这是由于第 4 天时其生物量较高造成的 . 已知锗离子可 以参与硅藻细胞壁的形成 . 所
以体系中少量的锗离子可以刺激藻细胞的生长 ;但细胞中游离的锗离子将会影响其正常的细
胞分裂和光合作用 , 抑制细胞的生长 [“ 〕 . 如 G e/ is = 1时所示 , 在开始的一段时间里 , 进入细胞
2 3 1 2
第 4 3 卷 第 21期 科 考 屯 叙 1 9 9 8年 1 1 月
中的锗离子大都参与细胞壁的合成 , 游离锗离子较少 , 所以开始阶段对细胞的生长有促进作
用 ;随着时间的增长 , 细胞中游离的锗离子浓度增大 , 阻抑作用增强 , 导致生物量迅速下降 ;其
达到生物量最高值的时间由对比实验的第 8 夭提前至第 4 天 . 随着体系中 eG / iS 的增大 , 细
胞中游离锗离子浓度明显增大 ,阻抑作用显著增强 . 所以其最大生长速率逐渐降低 , 叶绿 素 a
浓度降至零的时间逐渐缩短 .
表 1 不同锗离子浓度 卜尖刺拟菱形藻多列型最人生长速率
G e /拜m o一 L 一 1
V ~ d/ 0
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3 7 0
.
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1 0 8 0
0
.
2 7 0
.
2 4
2
·
Z eG ( O H )
; 对软骨藻酸藻毒素产生的影响
本研究首次发现锗离子对软骨藻酸藻毒素的产生具有阻抑效应 (图 2 所示 ) . 当体系中加
入 G e ( O H ) ; 后 , 对细胞内软骨藻酸藻毒素产生明显阻抑 , 曲线呈峰型 . 除 eG / iS 等于 5 时的
峰值高于 eG / iS 等于 1 时的峰值外 , 软骨藻酸藻毒素峰值的浓 度随着锗离子浓度的增加而降
低 , 呈反比关系 . 当 G e/ iS 增至 35 时 , 该峰已完全消失 , 表明此时锗离子 已完全抑制了该藻毒
素的产生 . 另外 , 与对 比实验不同 , 所有加锗体系细胞内的软骨藻酸藻毒素浓度达到峰值后 ,
迅速下降至零 .
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时间 / d
图 2 锗酸对尖刺拟菱形藻分泌软骨藻酸藻毒素的影响
图示同图 1
软骨藻酸是一种含有氨基的化合物 , 环境中的氮源 、 光照或其他刺激对其产生都有特殊
的影响 . 如在无光条件下 , 该藻细胞不分泌软骨藻酸 ;而某些 化合物 (如 N碳 离子 )的存在则
能刺激其大量产生 l” 〕 . 根据细胞内氨基酸浓度与软骨藻酸产生的关系 (图 3) 以 及该藻毒素主
要产生在指数增长期以 后的实验结果 , 我们认为软骨藻酸可能是由藻细胞体 内蛋白质降解转
化而产生的一种藻毒素 , 这种转化大都在细胞停止分裂后进 行 . 根据文献 【9 」有关某些环境
刺激有利于软骨藻酸产生的实验结果推断 , 体 系中加入 G e ( O H ) ; 后应刺激软骨藻酸的产生 .
2 3 1 3
第 43 卷 第 1 2期 拼 考 连 叙 1 9 98年 1 1 月
1
。曰·切d \姆翻喇侧晰
但我们实验结果却表明 Ge( H O)4
抑制了软骨藻酸的产 生 , 甚 至可
使其降至为零 . 这主要是由于细
胞内游离的锗离子破坏甚至 中断
了细胞内正常的硅化作用 因为
硅是硅 藻 生长 所 必须 的营养元
素 , 它不仅是硅藻 细胞壁的 主要
成分 , 而且 参与 硅藻的其他代谢
过程 . 对 硅藻的呼吸作 用 、 D N A
和蛋 白质的 合成 、 碳的吸收等等
均有影 响 [ `0, ’ ` 〕 . 当细 胞 中存在
游离 的锗离子时 , 由于锗离子 的
化学 反应活性高于 硅 , 锗离子 极
易替代硅参与上述代谢过程 , 破
坏并 中 断细 胞 内正 常的 硅 化过
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Z = 0
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1 0
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4 0
.
5
软骨藻酸浓度 / gP · c el 一 ’
图 3 藻细胞内氨基酸浓度与软骨藻酸浓度间的正相关关系
程 , 导致蛋 白质等化合物合成过程的破坏 , 从而也阻止了软骨藻酸的产生 . 所以我们实验结果
表 明随着体 系中 G e ( O H ) ; 浓度的增大 , 细胞内软骨藻酸浓度大都减少 . 但其中出现了 G e/ iS
等于 5 时的软骨藻酸峰值高于 eG / iS 等于 l 时峰值的反常顺序 , 这主要是由于在 G e/ iS 等于 1
时的开始阶段 (第 8 天 , 图 1) , G e( O H ) ; 尚能刺激硅藻细胞的分裂 , 导致其软骨藻酸的浓度较
低的缘故 .
致谢 本 工 作为 国 家 自然 慈 学 青 兰 墓 金 ( 批 准 号 : 49 40 60 72 ) 知 国 家 自然 科 学 重大 项 目荃 金 (批 准 号 :
3 9 7 9 0 1 1 0 )资助项 目 ,
参 考 文 献
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e t 习 . A n o u t b r e a k o f t o x i e e n e e p ha l o p a t h y e a u se d b y e a t i n g m u肠 e l s c o n t a m i n a t e d w i t h d o -
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1 99 0
,
3 2 2
:
1 7 7 5一 1 78 0
俞志明 , S ub b a R D v . 粘土矿物对尖刺拟菱形藻多列型生长和藻毒素产生的影响 . 海洋与湖沼 、 19 98 , 2 9 ( l ) : 47 一 5 2
S u b b a R D V
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i n 加 r o n d e f i e l e n t lea v e s o f s u n fl o w e r . P h y s i o l o g i a P l a n t~ m , 1 9 9 5 , 9 5 ( 1 ) : 1 1一 18
S u b b a R D V
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,
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P。 。罗。 s 飞n e u l t u r e . C a n J F i s h A q u a t sc i , 1 9 8 8 , 4 5 ( 1 2 ) : 2 0 7 6 一 2 D79
J o h n R C
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e o r即r a t l o n i n t o t h e 5 11一e a o f d i a t o m e e l l w a l l s . A r e h M ik ro b一0 1, 19 7 3 ,
9 2
:
1 1一 2 0
B a t e s 5 5
,
W o 湘s J , S m l t h J C . E ff ec t o f a m rno n l u rn a n d n i t r a t e o n g r o w t h a n d d o m o 一e a e id p ro d u e t 一o n by \T : r 之、 。儿, a p 倪 , g 尸 r王s
23 14
第 4 3 卷 第 2 1期 科 考 上 叙 199 8年 1 1月
i n ba t e h eul tur e
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C 肚 1JF i s h A qu a tc Sl , 19 , 3 , 5 0 : 1 2 4 8一 1 2 5 4
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n肠 e an d D N A s卿 t h e s i s i n ( b l i : d ro t人己ca fu s : fo r 脚 1 5 . iB oc h im B i o p h y s A e t a , 19 7 3 , 30 8 : 2 1 2一 2 2 9
1 I C仪〕m b s J , S p月 n i s C , V Ol e an i B E . S r u d i郎 朋 rh e b ioc h e m i s r尽 a n d f i n e s t ru e t u re o f s l li e a , h e l l f o mr a t io n i n d i a t o比 5
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a t i o n s” e h or n y o f 肠 vct u 翻 加 11介 u lo 犯 . P lan t P h邓 10 1 (」力 n c a钻 t e r ) , 1 96 7 、 4 2
1 6 0 7 一 1 6 1 1
( 1 9 9 8
,
0 3
一
1 2 收稿 . 19 9 8一 0 6 一 0 5 收修改稿 )
论盐沼 ,潮沟系统的地貌动力响应
汪亚平① 张忍顺② 高 抒①
(①中国科学院海洋研究所 青岛 2 6 6 0 7) ;②南京师范大学地理 系 , 南京 2 10 097 )
摘要 盐沼一潮沟系统是海岸带重要的自然资源和海岸地貌系统 . 中国东部 江苏海岸盐沼的
研 究表明 , 潮沟中水流 的流速 变化受盐沼表 面和潮沟宋底的坡度 、 高程及外海潮波性质的控
制 , 而水流造 成的泥沙输运引起盐沼 、 潮沟的淤积或侵蚀 , 改变着盐沼 一潮沟系统的地貌特征 .
盐沼 、 潮沟的地貌 变化还 与风暴潮及太阳 黑子 活动周期有关 . 盐沼 一潮沟系统通过垂向淤积来
响应海平 面 的上升 . 向盐沼 面输送水 、 沙是潮沟的重要功能 ; 盐沼 一潮沟 系统能够消减潮流 、 波
浪能量 , 具有海岸保护的潜在价值 .
关键词 盐沼 潮沟 地貌特征 水动力 中国海岸
盐沼常发育于温带地区的河 口或受宽广潮间带 、 沙洲 、堡岛保护而免遭巨浪侵袭的淤泥质
海岸 ;盐生草本植物生长于盐沼面上并受海水的周期性淹没 、 盐沼面上的潮沟 ( iT da l er e k s )
网系具有输送水沙物质及能量 (潮流 、波浪等 )的功能 . 盐沼蕴藏着丰富的动 、 植物资源 , 又是
宝贵的土地资源 . 在许多国家 , 由于人类活动及 自然因素的影响 , 盐沼面积呈大幅度减少趋
势 L` 1 . 我国在过去 45 。 里 , 围垦的盐沼达 1 ` 1 又 10 , 亩 2[] (1 亩 二 6 67 耐 ) . 据预测 , 到 2 1 0 年
海平面将上升 0 . 49 一 1 耐 3 一 5〕 , 风暴潮作用将随之加剧 , 使现有海堤及沿海城市处 于更大的压
力之下 . 而盐沼 一潮沟系统却是海岸带削减能量和具缓冲作用的重要地貌系统 , 具有保护海岸
及抵御风暴潮的潜在价值 , 日益引起地貌学 、 海岸工程及海岸规划等方 面的广泛重视囚 . 在
侵蚀型海岸上 , 可以通过恢复或人工建立盐沼等 “ 软工程 ” 来保护海岸 .
本文将根据实测和历史资料 , 探讨盐沼 一潮沟 系统对外界环境 的反应 , 讨论的重点是地貌
与水动力的相互作用和反馈关系 . 本文的研究区域江苏弦港盐沼地处中国东部淤进型淤泥质
强潮海岸 , 潮沟广泛发育 , 盐沼宽度达 3 k m 以上 (图 l) ’ ) . 在弦港盐沼区的风车河 、北支川 、 甜
水港及死生港进行了 7 个潮周期的水文测量 、地貌调查及沉积物采样 , 并搜集了相关的航空和
卫星像片 .
1 ) W a n g 、 ’ a P l n g , Z随 n g R e n s h u n 、 G ao S hu . 、笼loc i t y v a r i a t ion s i n sa l t m a r s h r r e k s , J〕a n g s u , C h l n a . J o u m a l o f C o a s t al R e -
s e a r e h (
I n p r e邓 )
23 1 5