全 文 ：[收稿日期] 　2004-09-23
[基金项目] 　国家自然科学基金(30270231;3037023)资助项目
[作者简介] 　张珍萍(1979-),女 ,硕士研究生 ,研究方向:水域生态学 、污染生态学 、藻类生理生态学.通讯联系人:段舜山 ,
电话:020-85223192, E-mai l:tssduan@jnu.edu.cn
眼点拟微绿球藻在黑暗胁迫下的
超补偿生长响应
张珍萍 , 　段舜山 , 　刘振乾 , 　李爱芬 , 　徐　宁
(暨南大学水生生物研究所 , 广东 广州 510632)
[ 摘　要] 　采用 LRH-GII型光照培养箱培养试验藻种 , 设置了持续黑暗胁迫(分 6 个强度处理)
和间断黑暗胁迫(分 4 个模式处理)两项试验 , 研究了眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis oculata)在不
同环境胁迫下的生理生态变化和该藻种在黑暗胁迫下的超补偿生长响应情况.两个试验的结果均
显示 ,眼点拟微绿球藻在持续黑暗胁迫和间断胁迫后 ,均表现出明显的超补偿作用现象.黑暗对眼
点拟微绿球藻的生长造成显著抑制 , 但是适当进行黑暗胁迫以后恢复生长 ,微藻具有更强的生长
繁殖能力 ,细胞净增率最大可达 123%.经SSR测验 ,不同的胁迫方式 、胁迫持续时间和胁迫模式与
超补偿现象发生时间及强度密切相关.
[ 关键词] 　眼点拟微绿球藻;　黑暗胁迫;　超补偿
[ 中图分类号] 　Q949.210.8 　[文献标识码] 　A　[ 文章编号] 　1000-9965(2005)03-0412-05
Overcompensation response of Nannochloropsis
oculata under the darkness stress
ZHANG Zhen-ping , 　DUAN Shun-shan , 　LIU Zhen-qian , 　LI Ai-fen , 　XU Ning
(Institute of Hydrobiology , Jinan University , Guangzhou 510632 , China)
[ Abstract] 　Nannochloropsis oculata cultured in the culturable box was used as experimental
materials for studying the compensatory growth of micro-algae.Its density and other growth
indexes were observed during the recovery period.The experiment included two parts:(1)a
range of sustaining darkness stresses with different dark periods;and(2)those repeated dark-
ness stresses to be done according to certain patterns.At the same time , the response of algal
over-compensatory growth to different darkness stresses and possible enhancement of growth
rate in N .oculata were investigated.The results showed that the growth of N .oculata was
markedly inhibited in the dark.During the recovery growth period , algae had significant over
-compensatory reproducibility in all treatments compared with the controls , and algal maxi-
mal rate of net cells increased 123%.However , different treatments were different in the de-
grees of over-compensatory growth;the longer the dark period is , the more significant algal
第 26卷第3期
2005年 6月　　　　　　
暨南大学学报 (自然科学版)　　
Journal of Jinan University(Natural Science)　　　　　
Vol.26No.3
　Jun.2005
reproducibility is.
[ Key words] 　Nannochloropsis oculata;　darkness stress;　overcompensation
　　微藻的超补偿生长是指藻类在遭受某种不利的环境因子胁迫后 ,当该胁迫过程被解除时 ,
其生长速率和生物量等超出未受胁迫的生长水平的现象[ 1] .超补偿生长现象在普通动植物中
较普遍存在 ,例如适当放牧可以促进草地生长[ 2]及多次重复进行饥饿-投饵有利于提高水产
品产量[ 3] .最近一些研究指出 ,微小原甲藻[ 4] 、蛋白核小球藻[ 5] 、四裂藻[ 1 , 6]在胁迫恢复生长
中可出现超补偿生长现象.然而 ,这种现象是否具有普遍性 ,目前还有待于进一步试验研究才
能判断.
眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis oculata)是一种重要的海洋经济微藻 ,在用于水产养殖幼
体生物的饵料生产和精细生物活性物质的提取方面具有重要经济价值[ 7 , 8] .光照条件是单细
胞藻类培养的重要环境因子 ,本研究通过可控条件下的模拟试验 ,探讨光胁迫条件下眼点拟微
绿球藻的补偿及超补偿生长特点 ,以期为了解生物超补偿生长机理提供参考.
1　材料与方法
1.1　藻种来源与培养
试验所用藻种 N .oculata 来自暨南大学水生生物研究所藻种室.试验培养基为 f/2培养
基 ,盐度为 28 ,培养温度(24±1)℃.试验微藻置于光照培养箱(广东医疗器械厂 , LRH -GII
型)培养.试验中 N .oculata 初始接种密度均一样 ,为 1×106/mL ,关闭光照培养箱的所有光
源 ,当进入恢复光照阶段 ,设定光照强度为5 000 lx ,光暗比为 12 h∶12 h[ 9] .对照(CK)均为试验
藻不经胁迫处理 ,在正常光暗交替条件下(光暗比为 12 h∶12 h)培养.
1.2　试验处理设置
　　(1)持续黑暗胁迫试验:试验设 6个处理 ,即试验藻种在持续黑暗条件下分别培养 2 、4 、6 、
8 、10和 12 d ,处理代号依次记为 S1 、S2 、S3、S4、S5 和S6 ,然后重新接种 ,再在适光培养箱中培养 ,
每种处理设3个重复.
(2)间断黑暗胁迫试验:试验设 4个处理 ,依次记为 R1 、R2、R3 和 R4 ,每个循环周期中持续
黑暗天数与正常光暗(即光暗比为 12 h∶12 h)交替天数的比例 ,即 t持黑/ t正常 ,R1为 1 d/1 d 、R2
为1 d/2 d 、R3为 2 d/1 d 、R4为 2 d/2 d.每种处理设 3个重复.
1.3　细胞计数和生长参数
细胞密度采用血球计数板计数法.所得数据进行差异显著性检验(t 检验和 SSR测验).
细胞数净增率[ 1](%)=(Nt -NCK)/ NCK×100%(Nt 为第 t天处理细胞数 , NCK为第 t天
对照细胞数).
细胞平均相对生长率[ 1] =(lnN1-lnN0)/ t 1-t0(N0 为开始时的细胞数 , N1 为经过 t1-
t0时间后的细胞数).
2　结果与分析
2.1　N .oculata 对黑暗胁迫的响应
图1为 N.oculata 黑暗及正常光暗比下培养 12 d 的生长曲线.由图 1 ,可以看出 N.oculata
413第 3期 张珍萍等:　眼点拟微绿球藻在黑暗胁迫下的超补偿生长响应 　　
的生长受到显著抑制 ,12 d期间细胞密度基本维持在接种密度水平上 ,黑暗持续到第 12 d时 ,
细胞密度减少为初始密度的 67%.而对照在第 6 d细胞密度增长为初始密度的 8倍 ,第 12 d
增长为初始密度的 15倍.
图 1　N.oculata 在黑暗和正
常光暗比下生长曲线
2.2　N .oculata 对持续黑暗胁迫处理的响应
图2 、图 3分别为持续黑暗胁迫各处理恢复正常
光照 12 d的生长曲线和平均相对生长率变化曲线.
恢复生长初期 ,各处理细胞密度低于对照 ,此期各处
理平均相对生长率小于对照.经 t -检验 ,恢复光照
后的各处理与对照比较 ,藻细胞密度均有显著差异.
在恢复生长的第2 d ,S1、S2 、S3 、S4 、S5和 S6的平均相对
生长率分别是对照的 0.90 、0.93 、0.90 、0.96 、0.78 、
0.69倍.细胞密度分别比同期对照降低 11.9%、
8.5%、12.4%、4.9%、25.9%和 33.5%;S6 与 S2 、S4差
异显著.在恢复培养前期过后各处理平均相对生长
率逐渐超过对照.在恢复生长的第 6 d ,S1 、S2 、S3、S4、
S5 和S6的平均相对生长率分别是对照的 1.11 、1.11 、
1.17 、1.31 、1.06 、0.89倍;细胞密度分别比同期对照高出30.7%、29.8%、42.2%、93.2%、14.5%和
-18.3%,其中 S4的细胞密度最大.最终 ,各处理的细胞密度显著高于对照 ,到试验结束时 ,S1 、
S2 、S3、S4 、S5和 S6的细胞密度分别高出同期对照 24%、43.6%、42.8%、48.7%、85.4%和 74.5%.
图 2　N.oculata 持续黑暗后恢复光照生长曲线 图 3　N.oculata 持续黑暗后恢复光照细胞
平均相对生长率
　　试验结束时 ,比较 S1 、S2 、S3 、S4 、S5和 S6 的细胞密度发现:黑暗胁迫时间较长的处理 ,其藻
细胞密度和细胞平均相对生长率均相对较高.
处理细胞平均相对生长率小于对照的阶段称为滞后期 ,不同持续黑暗胁迫处理的滞后期
表现出明显差异.从图 2可看出:S1 、S2 的滞后期为 4 ～ 6 d ,S3 和S4为 2 ～ 4 d ,S5 为 4 ～ 6 d ,S6
为6 ～ 8 d.
对各处理细胞密度进行SSR测验 ,结果显示:S1 、S2 、S3 、S4 、S5 和S6 组间差异极显著.S1 、S2
和S3在恢复生长 2 ～ 8 d间差异不显著 ,直到 10 ～ 12 d差异显著.S4 、S5 和S6在恢复生长 4 ～ 12
d差异显著.S1、S2、S3 与S4 、S5、S6间差异在 4 d后开始显著.恢复光照早期的短期胁迫处理细
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胞密度 、平均相对生长率 、细胞净增率均大于长期胁迫处理 ,短期胁迫比长期胁迫更容易恢复损
伤 ,长时期胁迫一旦恢复损伤后适应性更强 ,生理活性更高 ,导致藻细胞表现出更强的生长力.
2.3　N .oculata 对间断黑暗胁迫处理的响应
图4 、图 5分别为间断黑暗胁迫各处理恢复 8 ～ 12 d的正常光照生长曲线和平均相对生长
率变化曲线.从图 4 、图 5可看出 ,在恢复光照初期间断黑暗胁迫处理细胞密度和细胞平均相
对生长率均低于同期对照.在恢复光照 2 d时 ,R1 、R2 、R3和 R4的细胞密度分别为同期对照的
0.88 、0.78 、0.89 、0.88倍 ,平均相对生长率为对照的 0.93 、0.84 、0.95 、0.93倍.随着光照时间的
增加 ,细胞密度和各处理细胞平均相对生长率与同期对照差异逐渐减少.最终 ,各处理平均相
对生长率和细胞密度高于对照.在试验结束时 , R1 、R2、R3和 R4的细胞密度分别为同期对照的
1.22 、1.45 、2.03 、1.61倍 ,平均相对生长率则为对照的1.07 、1.18 、1.2 、1.2倍.
图 4　N.oculata 间断胁迫恢复光照后细胞密度 图 5　N.oculata 间断胁迫恢复后细胞平均生长率
　　经统计分析(F 检验), R1、R2 、R3 和 R4 组间差异极显著.对细胞密度进行多重比较 , R1 、
R2 、R3 和 R4 处理间在恢复光照第4 d到试验结束时差异普遍显著 ,这表明胁迫时间的长短和
胁迫模式对 N.oculata 的细胞密度产生明显差异.整个试验的细胞净增率都有:R3(2 d/1 d)
大于 R1(1 d/1 d)、R4(2 d/2 d)大于 R2(1 d/2 d),表明:t持黑/ t正常模式中 , t正常一定时 , t持黑越长
的处理 ,其细胞密度和平均相对生长率也越大.另外 ,R1 、R2、R3 和 R4的滞后期在 2 ～ 4 d.
2.4　N .oculata 在两种黑暗胁迫方式下细胞密度的变化特征
随光照时间延长 ,持续黑暗胁迫试验和间断黑暗胁迫试验的细胞密度的变化曲线具有相
似规律.在恢复光照初期 ,两个试验处理细胞密度均低于同期对照.当恢复时间达到 4 ～ 7 d
时 ,两个试验的细胞密度和平均相对生长率与同期对照相比基本一致.试验结束时(恢复生长
第12 d),两试验处理细胞密度均显著高于对照.而且 ,在恢复生长中 ,持续黑暗胁迫试验处理
细胞平均相对生长率多数大于间断黑暗胁迫试验生长率.
3　讨论
(1)眼点拟微绿球藻具有较高经济价值 ,一般在5 000 lx 光照强度下才能良好生长[ 9] ,在
黑暗条件下的眼点拟微绿球藻细胞密度缓慢下降 ,持续到第 12 d时 ,藻细胞密度为初始密度
的67%,可见眼点拟微绿球藻既是一种喜光藻类 ,同时对黑暗胁迫具有较高的耐受性.眼点拟
微绿球藻作为一种常见的天然海水藻 ,虽然在本试验中表现出具有较强的耐黑暗性 ,但是当其
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长期处于持续黑暗下 ,细胞将会停止光合作用 ,生长必然受到抑制.长时间的黑暗和遮光打乱
了细胞正常的光暗周期 ,影响藻细胞分裂节律[ 10] ,从而不利于藻细胞的生长繁殖[ 4 , 5 ,11] .眼点
拟微绿球藻在适当的黑暗胁迫下出现了细胞的超补偿生长现象.如果能够有效地调控和利用
这一过程 , 将会给眼点拟微绿球藻的高效 、节能 、规模化培养带来更大的经济效益.
(2)眼点拟微绿球藻在经受一定程度的黑暗胁迫后能够表现出细胞密度的超补偿恢复能
力.同样的结果出现在四列藻[ 1] 、蛋白核小球藻[ 5]和 Prorocentrum minimum(微小原甲藻)[ 4]上.
微藻属于 r对策型生物 ,往往在环境条件不利时 ,能够迅速进入缓慢生长 、短暂休眠甚至停止
生长状态 ,以减少维持消耗.一旦环境条件改善 ,它们又能立即借助小个体大群体的迅速繁殖
来达到种群的高密度.另外 ,微藻细胞对于其敏感的光因子干扰有着密切的生理生化响应.
例如 ,蓝藻在经受了强光抑制后的恢复生长过程中 ,光系统 II的光化学活性(Fv/Fm)表现有部
分恢复能力[ 12] .四列藻受到营养限制胁迫后的恢复生长中 ,叶绿素含量得到提高.
(3)眼点拟微绿球藻在恢复生长阶段出现超补偿现象的过程有一个明显的滞后期 ,即在恢
复初期不发生细胞密度的超补偿增长 ,随着恢复阶段的延长 ,微藻密度及其它生长指标逐渐超
过对照.微藻的超补偿生长一般发生在解除胁迫后的 2 ～ 6 d以后.同时 ,不同种类的微藻这
一滞后期有明显差异 ,如 Prorocentrum minimum 的滞后期长达 8 d[ 4] ,而四列藻[ 1] 、蛋白核小球
藻[ 5]等只有1 ～ 2 d ,甚至无明显的滞后期.
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[责任编辑:黄建军]
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