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不同氮源对筒柱藻生长和生化组成的影响



全 文 :基金项目:海洋公益性行业科研专项(200905020-2和201105008-3)
作者简介:吕 航(1987-),男,硕士生。主要从事藻类学与藻类养殖学研究,Email:xingfumofang123@sina.com
通讯作者:王巧晗,女,讲师。Tel:0532-82032377,Email:wangqiaohan@ouc.edu.cn
doi:10.3969/j.issn.1004-6755.2013.07.002
不同氮源对筒柱藻生长和生化组成的影响
吕 航,芦薇薇,王巧晗,赫 勇,宫庆礼
(中国海洋大学水产学院 藻类学与藻类养殖研究室,山东 青岛,266003)
摘 要:以筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)为材料,分别以硝酸钠、氯化铵、尿素作为氮源的条件下对筒柱
藻的生长状况、蛋白质、总糖、叶绿素含量进行了研究,结果表明:硝酸钠对筒柱藻的生长最好,密度达3.5×
109 L-1(cels/L),含氮组中的筒柱藻密度显著高于无氮组;尿素、氯化铵、硝酸钠对筒柱藻中蛋白质的影响没
有显著差异,均在0.015mg/mL左右,硝酸钠组最高达0.017mg/mL,显著高于无氮组(0.011mg/mL);无氮
组总糖含量最高达0.071 9mg/mL,其他三组略低于无氮组;各含氮组对筒柱藻中叶绿素的影响没有显著差
异,均在10~12μg/mL左右,与无氮组(6.827 1μg/mL)差异显著。因此得出硝酸钠对筒柱藻的生长效果最
好,可以在生产中使用硝酸钠作为氮源。
关键词:氮源;筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis);生长;蛋白质;总糖;叶绿素
  微藻具有易培养,繁殖快,生物量大和营养丰
富的特点[1-2],是许多水产动物的重要的生物饵
料[3]。目前已经广泛应用于贝类、海参、虾蟹等育
苗中,已经成为了育苗行业不可或缺的生物饵
料[1-6]。筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)隶
属于硅藻门(Bacilariophyta)、壳缝纲(Bacila-
riphyceae)、壳缝亚纲(Bacilariphycidace)、矽藻
目(Bacilariales)、矽藻科(Bacilariaceae),筒柱藻
属(Cylindrotheca),它是一种菱形的底栖硅藻。
细胞纺锤形,中央膨大,两端渐尖;具有易培养,耐
污染,易收获等优点[3]。在虾蟹、海参等育苗中有
良好的效果[6]。
氮是许多生物所需的基本元素,氮、磷被认为
是海洋微藻的限制性因子[7],特别是在人工培养
单细胞藻类中,由于密度大、产量高,对氮的需求
量大,很容易成为限制性因子[8]。有研究表明,羽
纹纲的硅藻对氮的需求比较高[9]。目前有关不同
氮源对海洋微藻生长的影响的研究已有报
道[8-9],一般认为微藻在有机质多,特别是在氮肥
多、铵盐丰富的水体中生长特别繁茂[10],许多学
者认为藻类最优先利用铵盐,然后是硝酸盐、尿素
和亚硝酸盐[11]。但在微藻培养中尚未见到应用
不同氮源的培养基来培养筒柱藻(Cylindrotheca
fusiformis)并观测其生长情况及测定相应指标
来判定氮源对微藻培养的影响的报道。本文研究
了筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)在不同氮
源的培养下的生长情况及蛋白质、总糖、叶绿素的
变化。通过研究在不同氮源培养下的藻体生长情
况及蛋白质、总糖、叶绿素的含量,为筒柱藻的规
模化生产提供参考[12]。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 植物材料 筒柱藻(Cylindrotheca fusi-
formis)为中国海洋大学藻种库提供,在即墨鳌山
卫中国海洋大学实习基地大规模培养。
1.1.2 实验用海水 天然海水经过脱脂棉过滤、
灭菌、冷却。
1.1.3 去氮源f/2培养液 配制无氮源的f/2
浓缩培养液。
1.1.4 不同氮源 f/2培养液中硝酸钠浓度为
8.8×10-4 mol/L,按照氮的相同摩尔浓度进行换
算,培养筒柱藻的营养液中氯化铵和尿素的浓度
分别为8.8×10-4 mol/L、4.4×10-4 mol/L,即每
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《河北渔业》2013年第7期(总第235期)                   ○研究与探讨
1L培养液中需要加入的硝酸钠、氯化铵、尿素的
质量分别为74.8mg、47.08mg和26.4mg。
1.2 实验设计和培养条件
1.2.1 实验设计 将筒柱藻藻液分放于16个500
mL锥形瓶中,每瓶100mL,培养1d后显微镜下用
血球计数板统计筒柱藻密度,统计完成后将16个锥
形瓶做4个处理,16瓶均先加入1mL去氮源培养
液,每4瓶再分别加入硝酸钠、氯化铵和尿素,另4
瓶不加氮源。培养液加完后放入培养箱中培养,第
二天统计筒柱藻密度,之后每隔一天统计一次,每隔
4d加培养液一次,依次类推,培养14d。最后进行
蛋白质、总糖、叶绿素的测定。
1.2.2 培养条件 实验中所使用的仪器和药品
等均经过高压灭菌,培养过程均为无菌操作,实验
起始的培养浓度为5.5×108 L-1(cels/L),培养
温度为20℃,光照强度为70μmol·m
-2·s-1,
光暗周期为12D:12L。
1.3 生长的测定
实验开始后每2d用血球计数板统计一次筒
柱藻的密度,将每组培养条件下的四个平行对照
组取平均值,做折线图。
1.4 生化组成的测定
蛋白质采用考马斯亮蓝法测定;总糖采用硫酸
蒽酮法测定;叶绿素采用分光光度法。将每组培养
条件下的四个平行对照组取平均值,做柱状图。
1.5 数据处理
实验数据用SPSS18.0软件经单因素方差分
析,结果差异显著后进行多重比较(Duncan),以P
<0.05作为显著标准。
2 实验结果
2.1 不同氮源对筒柱藻生长的影响
图1 不同氮源下筒柱藻的生长曲线
从图1可以看出,含氮源的三组,前期2~4d
生长较缓慢,中期6~10d快速生长,10d以后生
长又变得缓慢,无氮组细胞生长一直缓慢。实验
中,同一时间段内,硝酸钠组筒柱藻密度>氯化铵
组>尿素组>无氮组。实验显示,用硝酸钠、氯化
铵和尿素作为氮源时,细胞最大密度分别为3.5
×109 L-1、2.95×109 L-1、2.55×109 L-1。
2.2 不同氮源对筒柱藻生化组成的影响
图2 不同氮源培养下筒柱藻蛋白质含量
图2可以看出无氮组蛋白质含量明显低于其
他三组,为0.011mg/mL,尿素和氯化铵组蛋白
质含量相差不多,明显高于无氮组,为0.015mg/
mL左右,硝酸钠组蛋白质含量最高,每毫升高出
尿素组和氯化铵组将近0.002 mg,为0.017
mg/mL。
图3 不同氮源培养下筒柱藻总糖含量
图3可以看出无氮组总糖含量最高,达到
0.071 9 mg/mL,硝 酸 钠 次 之,总 糖 含 量 为
0.062 3mg/mL,尿素组总糖含量稍低于硝酸钠
组,总糖含量为0.056 9mg/mL,氯化铵组最少,
为0.044 5mg/mL。
图4可以看出不同氮源培养下的筒柱藻叶绿
素含量最高的为硝酸钠组,含量达到11.842μg/
mL,氯化铵组叶绿素含量稍低于硝酸钠组,含量
为10.851μg/mL,尿素组叶绿素含量次之,含量
为10.162μg/mL,无氮组明显最少,为6.827 1
μg/mL,显著低于其他三组。
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《河北渔业》2013年第7期(总第235期)                   ○研究与探讨
图4 不同氮源培养下筒柱藻叶绿素含量
3 讨论
3.1 不同氮源下筒柱藻的生长情况比较
从图1中可以看出,无机氮培养条件下筒柱
藻密度大于有机氮培养下的筒柱藻密度,大于无
氮组。硝酸钠组藻体密度>氯化铵组>尿素组,
与王培磊等人的研究相似。其研究认为硝态氮是
杜氏藻生长的最佳氮源[12-13],以铵盐为氮源,米
氏凯伦藻的生长情况不如硝酸钠[12-13]。氮在细
胞代谢中是形成氨基酸、嘌呤、嘧啶、氨基糖和胺
化合物等的基本元素[13],因而氮也是筒柱藻最重
要的营养元素。细胞增长得越快,氮的吸收速率
也越快[13]。一些研究表明浮游藻类对 NH+4 的
吸收较强,藻类对NH+4 的吸收利用大于NO-3 的
吸收[14],但是 NH+4 却不适合作为杜氏藻的氮
源[14],原因是NH+4 在高温条件下对杜氏藻有毒
害作用,甚至引起死亡[13-14],这样的结果与本研
究也正好吻合,以 NH+4 为氮源的筒柱藻没有
NO-3 长得好。以尿素作为氮源培养小球藻时,小
球藻能够生长但是生长得缓慢[15]。Massyuk指
出,在杜氏盐藻室外大规模养殖时,尿素经过一系
列的反应后产生氨,氨富集到一定程度能引起藻
体大量死亡[13],这与本研究中以尿素为氮源时,
筒柱藻的生长状况没有以氯化铵和硝酸钠为氮源
时好相一致,由此得出结论,氮是筒柱藻生长所必
需的营养元素,在培养筒柱藻时,以硝酸钠为氮源
要比以氯化铵、尿素为氮源时所培养出来的藻体
的密度大、数量多。
3.2 不同氮源下筒柱藻蛋白质含量比较
本研究经显著性差异分析后表明:除无氮组与
其他各组有明显差别之外,其他各组之间蛋白质浓
度有差异但相差不大(P>0.05),硝酸钠组的蛋白质
浓度最高,氯化铵组、尿素组、无氮组依次最小。与
张贵杰等人[8]对牟氏角毛藻的研究结果并不一致,
原因可能是蛋白含量与细胞形态和生长条件都有关
系,因种而不同[16]。本实验说明无机氮较有机氮利
于藻体蛋白的形成。若藻体培养用于蛋白质要求较
高的动物,如海参、轮虫的饲料[17]。可以采用硝酸钠
作为氮源培养的藻类,结合之前的实验结果,最好采
用培养周期在10d左右的藻体。
3.3 不同氮源下筒柱藻总糖含量比较
显著性差异分析后表明,除无氮组与其他各
组有明显差别之外,其他各组之间总糖含量有差
异但相差不大(P>0.05),无氮组的总糖含量达
到最大,硝酸钠次之,氯化铵和尿素最少,但相差
不多,与蛋白质含量比较出现了很明显甚至相反
的结果,与徐磊等的研究相似,出现这种结果的原
因可能在于当细胞内一种成分增加以后,另一种
成分就会减少用以维持细胞的平衡,所以氮源的
添加增加了蛋白质的合成量而总糖的含量就会减
少,与总脂肪含量增加后碳水化合物含量减少相
似[18]。氯化铵组的总糖含量最少,说明了氮源抑
制了藻体中糖的形成,原因可能是由于藻体对氮
的利用方式不同所导致的结果。实验表明:硝酸
钠组无论在细胞数量,蛋白质,总糖含量上都表现
出了良好效果,所以在培养中适当控制硝酸钠浓
度培养藻类,有利于藻体总糖和蛋白质的积累。
3.4 不同氮源下筒柱藻叶绿素含量比较
本研究经显著性差异分析表明,无氮组与其
他三组具有明显差异,叶绿素含量很低,而其他三
组叶绿素含量相差不大(P>0.05),与孙军等人
的研究相似。有研究报道叶绿素a的合成受氮源
的影响较大[19],氮是叶绿素形成的必需元素。整
体来说,硝酸钠组和氯化铵组的叶绿素含量最高,
筒柱藻的叶绿素产量达到11μg/mL以上,叶绿
素含量测定的结果与蛋白质含量测定结果相似,
与多糖含量结果相反,原因可能是由于蛋白质的
增加或者多糖的减少促进了叶绿素的积累,说明
了氮源有利于提高藻体中叶绿素含量。
参考文献:
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Effects of Different Nitrate on Growth and Biochemical
Compositions of Cylindrotheca fusiformis
LV Hang,LU Wei-wei,WANG Qiao-han,HE Yong,GONG Qing-li
(Colege of fisheries,Ocean University of China,Laboratory of Phycology and Algal Aquaculture,Qingdao,266003)
Abstract:With Cylindrotheca fusiformis for the material,respectively under the conditions of sodium
nitrate,ammonium,chloride,urea as nitrogen source to develop Cylindrotheca fusiformis,Growth,
Contentration of protein,carbohydrate and chlorophyl of Cylindrotheca fusiformis were studied.
The results show that:sodium nitrate is the best nutrition for Cylindrotheca fusiformis to grow among
the nitrate.The largest density is 3.5×109L-1(cels/L),it is significantly higher than the nitrogen-
free goups;There is no significant differences on the concentration of protein among urea,ammonium
chloride and sodium nitrate.they are around about 0.015mg/mL.The highest concen-tration ap-
pares in the groups of sodium nitrate,it is about 0.017mg/mL,significantly higher than than the itro-
gen-free group(0.011mg/mL);The concentration of carbohydrate in the nitrogen-free group is up
to 0.0719mg/mL,the other groups are lower;There’s no significant differences in the nitrogen-con-
taining groups,they are between 10μg/mL and 12μg/mL,higher than the nitrogen-free group(6.
8271μg/mL).So we can see that sodium nitrate is the best one for Cylindrotheca fusiformis to
grow,it could be used in the production.
Key words:nitrate;Cylindrotheca fusiformis;growth;proten;carbohydrate;chlorophyl;
(收稿日期:2013-04-25)
组 稿 声 明
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《河北渔业》编辑部
2013年7月
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