全 文 ：第 29卷第 4期
2010年 4月
水 产 科 学
F ISH ERIES　SCIENCE Vol.29 No.4Apr.2010
N/P 对菱形藻生长速率和营养成分含量的影响
苏　群 ,邢荣莲 ,王长海 ,孙利芹
(烟台大学 海洋学院 ,山东　烟台　264005)
摘　要:研究了 N/P(1∶1 、5∶1、12.5∶1、30∶1 、50∶1 、80∶1)对菱形藻的生长速率 、营养成分含量
及氮磷利用率的影响。试验结果表明 , (1)N/ P 对菱形藻的生长影响显著(P <0.05), 其中 N/ P 为
12.5∶1时 , 比生长速率最大 ,当 N/ P<5∶1 和 N/ P>50∶1 时 , 菱形藻的生长较慢 , 比生长速率为 0.3
～ 0.6/ d;(2)藻细胞营养成分的含量也受 N/ P 的影响:在 N/ P 为 12.5∶1 时 , 叶绿素的含量达到 1.81
g/ ml ,总脂肪 、蛋白质 、胞外多糖和胞内多糖的含量分别占干质量的 29.9%、17.8%、15.3%、14.2%,高
于其他 N/ P下的营养成分含量;(3)培养后水体中氮磷的含量明显下降 , T N的利用率之间有显著性差
异(P<0.05), 利用率均超过 55%,最高为 30∶1 , 达 78%, TP的利用率之间无显著性差异(P >0.05),
均高于 90%。
关键词:菱形藻;N/ P;生长;营养成分
中图分类号:S963.213 文献标识码:A 文章编号:1003-1111(2010)04-0198-05
收稿日期:2009-05-20;　修回日期:2009-06-22.
基金项目:山东省黄河三角洲生态重点实验室开放基金资助项目(2009KFJJ02);南京农业大学江苏省海洋生物学重点实验室研究
基金资助项目(JSMK 2008-004);中国科学院海洋生物资源可持续利用重点实验室(LMB);广东省应用海洋生物学重
点实验室(LAM B);广东省海洋生物重点实验室(LMM)开放课题(LMB71005).
作者简介:苏群(1982-),女 ,硕士研究生 ,研究方向:微藻生物化工;E-mail:su 820525@163.com.通讯作者:王长海(1962-), 男,
教授 ,研究方向:微藻生物化工;E-mail:chw ang2001@sina.com.
　　海洋底栖硅藻是匍匐型贝类鲍(Haliot is d is-
cus)、蝾螺(Turbo marmoratus)和埋栖型贝类缢蛏
(S inonovacula constricta)、 泥 蚶 (Tegi l larca
granosa)及棘皮动物海参(Thelenota ananas)、海
胆(Anthocidaris crassispina)等名贵水产动物苗种
的重要饵料[ 1-2] 。底栖硅藻质量的优劣 ,直接影响
到苗种培育的成活率[ 3] ,因此培养足量的优质底栖
硅藻是人工育苗生产中最为重要的环节之一。然
而国内外许多学者主要开展了生产中粗放式底栖
硅藻混合饵料培养的研究工作 ,单一底栖硅藻的研
究报道较少[ 4-5] 。
微藻的生长受到多种因子的影响 ,除光照 、温
度 、盐度 、pH 等环境因素外 ,营养元素中 , N 、P 2种
元素被认为是影响底栖硅藻生长的重要限制因子 ,
并且两者也均影响胞内外营养成分的合成和积
累[ 6] ,底栖硅藻亦不例外 。然而关于 N/P 对底栖
硅藻生长速率 、营养成分含量的影响报道甚少[ 7] ,
而且 ,在不同 N/P 条件下 ,底栖硅藻对 N 、P 利用状
况的研究也尚不多见 。笔者研究了 N/P 对底栖硅
藻生长速率及营养成分含量的影响 ,同时 ,比较了
在不同 N/P 的条件下 ,底栖硅藻对 N 、P 的利用率。
在确定适宜菱形藻生长的 N/P 条件的同时 ,获得
较高营养价值的饵料底栖硅藻 ,为优质 、大规模底
栖硅藻饵料的培养开发奠定基础;探讨底栖硅藻对
N 、P 的利用率 ,在经济利益和环境保护等方面亦具
有十分重要参考价值 。
1　材料与方法
1.1　藻种
菱形藻(Nitzschia sp.)由大连理工大学提供 ,
烟台大学藻类生物技术实验室纯化保种。
1.2　培养方法
海水均经膜过滤后使用 。用 f/2含硅培养基 ,
分别以 NaNO 3和N aH2 PO4为氮源和磷源培养菱形
藻 ,设计了 N 和 P 不同浓度的配比 ,分别为 1∶1 、
5∶1 、12.5∶1 、30∶1 、50∶1 、80∶1。每组 3个平
行 。
1.3　培养条件
将对数生长期的藻液接种于 300 ml 三角瓶
中 ,初始接种细胞密度为 1×104 ～ 3×104个/ml ,培
养液体积为 200 ml ,在 HZQ-QG振荡器(哈尔滨东
联电子技术开发有限公司)中进行全日光照培养 ,
光强度 3000 lx ,温度 20 ℃,转速 50 r/min 。
1.4　测定方法
1.4.1　细胞比生长速率的测定
每日将培养液内附着的硅藻吹散摇匀 ,由 3个
不同位置各取 1 m l加到离心管 ,于超声波清洗仪
内超声均匀后显微镜下计数。
DOI :10.16378/j.cnki.1003-1111.2010.04.005
计算生长速率[ 8] :
K=3.322×lg N 2 -lgN 1
T 2 -T 1
式中 , N 2为指数末期细胞个数 , N 1是指数初期细胞个
数;T2为指数末期的时间 , T1是指数初期的时间。
1.4.2　TP 、TN 和营养成分含量的测定
TP(To tal Phosphorus ,-TP)采用磷钼蓝分光
光度法 , TN(Total Nit rogen ,-TN)采用过硫酸钾氧
化-紫外分光光度法[ 9] ,pH 值采用 pH 计。
培养至第 9 d ,收集藻液进行胞内外生化指标
含量的测定 。总叶绿素采用丙酮法 ,蛋白含量采用
考马斯亮蓝法[ 10] ,总脂肪采用索氏抽提法 ,胞外多
糖(Ex tracellular Polyme ric Substance ,-EPS)和胞
内多糖(Int racellular Po lymeric Substance ,-IPS)采
用硫酸-蒽酮法 。
1.4.3　N 、P 利用率的计算
培养后培养液经 0.45 μm 硝酸纤维滤膜抽滤
后分析养分。按下式计算利用率[ 11] 。
利用率/ %=A-a
A
×100%
式中 , A 为培养前培养液中的 N 、P 含量 , a 为培养末期
培养液中的 N 、P 含量。
1.5　数据统计
使用SPSS分析软件对试验结果进行方差分析。
2　结果与讨论
2.1　不同 N/P 对菱形藻生长的影响
菱形藻在不同 N/P 的培养液中均能生长(图
1)。自培养的第 3 d 起 ,菱形藻进入对数生长期 ,
N/P=12.5∶1时 ,菱形藻在对数末期的细胞个数
最高 ,为 3×106个/ml ,N/P =80∶1 时 ,菱形藻在
对数末期的细胞个数最低 ,只有 3×105个/ml。N/
P=1∶1时 ,菱形藻在对数末期的细胞个数为 6×
10
5个/ml。此外 ,在镜检下可看到 N/P =12.5∶1
时 ,细胞在培养至第 9 d时仍保持很好的活力 ,而在
N/P>50∶1和 N/P<5∶1的条件下 ,在培养至第
9 d时 ,菱形藻的细胞活力明显下降 。这说明 , N/P
过高或过低均会对菱形藻的生长产生影响。
不同 N/P 培养下菱形藻的生长速率见图 2。
由图 2可见 ,菱形藻的生长速率存在极显著性差异
(P<0.01), N/P =12.5∶1时 ,菱形藻的生长速率
最大 ,其次为 N/P =30∶1 ,在 N/P >50∶1及 N/P
<5∶1条件下 ,菱形藻的生长受到一定限制 ,生长
速率下降 。总体来看 ,菱形藻在高 N/P 水体中的
生长状态较低 N/P 的水体好 ,表明菱形藻的生长
受氮的影响要高于受磷的影响。这与其他学者的
研究结果相同[ 12] 。
在 N/P 对底栖硅藻生长的影响方面 ,李雅娟
等[ 7] 研究发现 ,盾卵形藻小形变种(Cocconeis scute-
l lum var.parva Grunow)和柔软舟形藻(Navicula
mol lis)的最适质量浓度比分别为 25∶1和 33∶1。
咖啡形双眉藻(Amphoa cof f eae formis)比较特殊 ,
其最适质量浓度比为 2.5∶1 。陈世杰等[ 13] 提出的
N/P=10∶1的浓度配比虽然目前仍在生产上广泛
采用 ,但迄今为止并未见到对其进行严格论证的报
道 。本试验结果表明 , N/P =12.5∶1更适合菱形
藻的生长。原因可能是藻种不同 ,N 、P 限制对其影
响也不同。事实上 ,在底栖硅藻的培养中 ,底栖硅
藻的生长受多种因素的综合作用 ,包括采用的培养
方式 、接种密度 、培养周期及营养盐的补充方式
等[ 14] 。
2.2　N/P 对菱形藻叶绿素含量的影响
不同 N/P 培养菱形藻 ,叶绿素的累积量(图 3)
存在显著性差异(P<0.05),累积量依次为:12.5∶
1>30∶1>50∶1>5∶1>80∶1>1∶1 ,这与生长
速率基本一致。
2.3　N/P 对菱形藻营养成分含量的影响
不同 N/P 处理下 ,菱形藻蛋白质和粗脂肪的
累积分泌情况见图 4。由图 4可见 ,菱形藻蛋白质
和粗脂肪的累积分泌是不同的 。两者的含量均存
在极显著性差异(P <0.01)。蛋白质含量的顺序
为:12.5∶1>5∶1>30∶1>1∶1>80∶1>50∶
199第 4期 苏　群等:N/P对菱形藻生长速率和营养成分含量的影响
图 3　N/ P 对菱形藻叶绿素含量的影响
1，粗脂肪累积顺序为:12.5∶1>5 ∶1>30∶1>
50∶1>1∶1>80∶1。
图 4　N/P 对菱形藻总脂肪和蛋白质含量的影响
不同 N/P 处理下 ,菱形藻多糖的分泌情况见
图 5。由图 5可见 , IPS 的含量无显著性差异(P>
0.05),分泌情况为:12.5∶1 >1∶1 >30 ∶1>
50∶1>5∶1>80∶1 ,EPS 的含量有显著性差异(P
<0.05),顺序为:12.5∶1>30∶1>5∶1>1∶1>
50∶1>80∶1。
图 5　N/ P 对菱形藻多糖含量的影响
由此可以看出 ,菱形藻总脂肪 、蛋白质 、IPS 和
EPS的含量均在 N/P 为 12.5∶1时 ,达到最大 ,分
别占干质量的 29.9%、17.8%、15.3%、14.2%。而
在 N/P 为 1∶1 、50∶1 、80∶1 时 ,这 4种营养物质
的含量均较低。表明菱形藻在最佳生长条件下营
养成分的累积量达到最大 ,并且菱形藻营养成分的
累积情况与细胞的生长呈同步关系 。
底栖硅藻在高 N/P 的培养液中生长 ,一方面
吸收利用水体中的 N 、P 等多种营养盐;另一方面 ,
细胞本身的组成成分也发生很大变化[ 15] ,故底栖硅
藻胞内外营养成分的含量也受 N/P 的影响 。Aus-
tin等[ 16] 发现 ,当 N/P 由 7∶1提高至 27∶1时 ,以
底栖硅藻为主的附生生物的总生物量及其蛋白质
含量均有显著的增加 。本试验的研究结果则表明 ,
菱形藻的蛋白质 、脂肪 、多糖的累积情况与均与细
胞的生长呈正相关的关系 ,在最佳生长条件下营养
成分的累积量达到最大 ,在 N/P 为 12.5∶1的条件
下细胞生长最快 ,藻细胞生长状态最好 ,故营养成
分含量最高 。
2.4　底栖硅藻对 N 、P 的利用率
经过不同 N/P 培养后 TP 的利用情况见图 6 ,
TN 的利用情况见图 7。由图可知 , N/P 为 1 ∶1
时 ,在前 3 d , TP 的利用率变化比较缓慢 ,在第 3 d
至第 5 d ,有较大的变化 ,之后趋于缓和 。其他不同
N/P 下 , TP 和 TN 利用率均在前 5 d 的培养中变
化较大 ,第 5 d之后 ,利用情况基本趋于平缓。这表
明 ,菱形藻对营养盐的利用情况与生长基本对应 ,
在对数生长期对营养盐的需求量最大 ,故而利用率
最高;进入平稳期后 ,生长趋于缓和 ,利用率的利用
速率也随之减少 。
TP 的利用率大于 TN的利用率 ,均高于90%,
200 水　产　科　学 第 29卷
不同的 N/P 之间 TP 的利用率无显著性差异 ,其中
N/P 为 1∶1时 , TP 的利用率最高 ,达 100%,主要
原因可能是磷本身含量太低的原因 。
TN 的利用率之间无显著性差异(P >0.05),
利用率均超过 55%, 利用率最高的为 30∶1 ,达
78%。
藻类是光合自养生物 ,氨基酸和蛋白质等物质
的合成主要是来自于被藻细胞吸收的硝酸盐 、亚硝
酸盐和铵盐等氮盐[ 17] 。水体中被藻直接吸收的磷
酸盐通过多种磷酸化途径转化成 ATP 、磷脂等有
机物[ 18] 。故藻细胞在生长过程中能够吸收外部的
N 、P 等营养成分用来合成自身的营养物质 ,在这个
过程中也降低了外部环境中的 N 、P 含量 。这也正
是水体中 N 、P 含量减少的原因。本试验中 ,菱形
藻对 N 、P的利用率与生长呈同步关系 。细胞生长
状态好 ,对 N 、P 的利用率就高 。
3　结论
N与 P 被称为生物体的生命元素 ,在植物体中
是组成蛋白质 、核酸 、磷脂 、酶 、叶绿素和许多生理
活性物质的主要成分。本次试验通过研究菱形藻
在不同 N/P 条件下的生长及代谢情况 ,初步得到
以下结论:
(1)菱形藻的比生长速率与 N/P 呈低-高-低的
趋势 ,最佳 N/P 为 12.5∶1 ,过高或过低均会限制
菱形藻的生长。总体看来 ,菱形藻在高 N/P 的条
件下比在低 N/P 的条件下 ,生长状态好 ,N 的影响
高于 P 。
(2)菱形藻生化成分的含量与生长呈同步关
系。在N/P 为 12.5∶1的条件下 ,叶绿素 、总脂肪 、
蛋白质 、EPS 和 IPS 的含量达到最大 。这对于提高
饵料产量和质量有重要意义。
(3)菱形藻营养成分的利用与生长也呈同步关
系。藻细胞生长状态好 ,营养盐利用率就会高 。由
此表明:选择较佳的 N/P 来培养底栖硅藻 ,既可以
获得营养价值较高的饵料底栖硅藻 ,又可以大大降
低水体中氮和磷的含量 ,这对饵料生产中大规模培
养底栖硅藻及环境保护有重要的参考价值。
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201第 4期 苏　群等:N/P对菱形藻生长速率和营养成分含量的影响
Effects of N/P Ratio on Growth and Nutrient Contents in Alga Nitzschia sp.
SU Qun ,XING Rong-lian ,WANG Chang-hai ,SUN Li-qin
(Ocean School of Yantai Univer sity , Yantai 264005 , China)
Abstract:The g row th and nutrient contents in alga Nitzschia sp.were studied under dif ferent rat ios o f ni-
t ro gen to phosphorus(1∶1 ,5∶1 , 12.5∶1 , 30∶1 ,50∶1 , and 80∶1)to evaluate the uptake ratio of ni tro-
gen to phosphorus.It w as found that there w as significant dif ferences in g row th rate(P<0.05), the maxi-
mum at N/P=12.5∶1 , and the minimum at N/P<5∶1 and N/P >50∶1.The nutrient contents w ere ob-
viously in acco rdance wi th the g row th.There w ere chlo rophyl l c(P>0.05)ontent of 1.81 g/ml ,29.9% of
e xt racellular polymeric substance(EPS), 17.8% o f int racel lular polyme ric substance(IPS), 5.3% of pro-
tein and 14.2% of lipid in the alga at N/P=12.5∶1 , higher than those at other rat ios o f nit rogen to phos-
phorus.A fter being cult ivated , there w as much low er N and P levels in the w ater media af ter cul ture , indi-
cating tha t there we re signif icant dif fe rences in the uptake ratio o f total nit rog en(TN), over 55%(the max-
imum of 78%at N/P=30∶1)(P<0.05).However , the re w ere no signif icant dif fe rences in the uptake ra-
tio of total phosphorus(TP), over 90%.
Key words:N itzschia sp.;ratio of nit rogen to phosphorus;grow th;nutrient content(P >0.05).
2009年度《水产科学》优秀论文评选结果揭晓
辽宁省水产学会组织专家对 2009年度《水产科学》发表的论文进行了评选 ,共评出优秀论文 19篇 ,其
中一等奖 3篇 ,分别是《北部湾口海域深水金线鱼生长和死亡研究》(李忠炉 ,卢伙胜 ,甘喜萍 ,等),《不同低
温胁迫时间对大黄鱼血清生化指标的影响》(冀德伟 ,李明云 ,王天柱 ,等),《在饲料中添加包膜赖氨酸对仿
刺参幼参生长 、消化和体成分的影响》(王吉桥 ,蒋湘辉 ,姜玉声 ,等)。二等奖 16篇 ,分别是《盐度对盐生杜
氏藻生长及其色素积累的影响》(王培磊 ,袁子懿),《高位虾池养殖过程主要理化因子的变化及水质评价》
(张瑜斌 ,章洁香 ,詹晓燕 ,等),《2种淡水蚌类对水环境中 Cu 、Zn 和 Cd的去除与累积》(夏天翔 ,刘雪华 ,赵
孟斌),《凡纳滨对虾在不同冷藏条件下的品质变化研究》(边涛 ,赵艳 ,张虹 ,等),《仿刺参酸性磷酸酶的提取
及粗酶性质研究》(于建伟 ,李冬梅 ,李吉龙 ,等),《仿刺参体壁 、肠和呼吸树全长 cDNA 文库的构建及部分
ES Ts初步分析》(周遵春 ,赫崇波 ,杨爱馥 ,等),《皱纹盘鲍性腺多糖抗氧化活性研究》(李韬 ,周大勇 ,杨静
峰 ,等),《TiO 2紫外复合消毒机在零污水排放的工厂化养殖系统中杀菌效果研究》(吴斌 ,张华一 ,吴垠 ,
等),《獐子岛夏秋季野生仿刺参体壁营养成分的分析》(李丹彤 ,常亚青 ,吴振海 ,等),《一株引起香鱼出血症
的嗜水气单胞菌的鉴定》(张呈念 ,史雨红 ,李明云 ,等),《冰温下包装方式对大黄鱼的保鲜效果研究》(王真
真 ,董士远 ,刘尊英 ,等),《褐牙鲆腹水症病原菌的分离鉴定及其灭活疫苗的研制》(孙祎敏 ,李楠 ,宋杰 ,等),
《养殖锯缘青蟹黄水病流行病学及其预报模型》(冯振飞 ,王国良 ,倪海儿),《小沙丁鱼属鱼类 Cy tb序列的比
较分析》(杨天燕 ,高天翔 ,郭焱 ,等),《短蛸呼吸 、循环 、排泄和生殖系统δ受体的免疫组织化学定位》(沙爱
龙 ,孙虎山 ,王宜艳),《草鱼 HSP90基因 cDN A 序列克隆及其组织表达差异》(林亚秋 ,郑玉才 ,吉红 ,等)。
辽宁省水产学会将对上述优秀论文作者颁发证书 。
(本刊编辑部)
202 水　产　科　学 第 29卷