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变温对孔石莼生长和生化组成的影响



全 文 :第31卷第6期
2012年6月
水 产 科 学
FISHERIES SCIENCE
Vol.31No.6
Jun.2012
变温对孔石莼生长和生化组成的影响
郭赣林,阎斌伦,高 焕,许福泉,石 艳,徐 婷,顾丽蕴
(淮海工学院 江苏省海洋生物技术重点建设实验室,江苏 连云港 222005)
摘 要:在光照培养箱中研究了变温(23±3)℃、(26±3)℃、(29±3)℃及相应的恒温对照23、
26、29℃共6个温度处理对孔石莼生长、叶绿素含量、可溶性糖和蛋白质含量的影响。试验结果表明,
与相应的恒温相比,变温对孔石莼的生长有促进作用,且随变温持续时间发生变化。(26±3)℃变温
的促生长作用最强,其次为(23±3)℃、(29±3)℃。变温处理下孔石莼的叶绿素a、b含量降低,蛋
白质含量减少。可溶性糖含量除在(26±3)℃变温处理下略有升高,其余变温处理下降低。变温虽
然对孔石莼的生长有不同程度的促进作用,但不利于其叶绿素a、b合成及可溶性糖积累和蛋白质合
成。这可能是藻类为适应环境因子变化而做出的积极生理调节。
关键词:孔石莼;变温;生长;生化组成
中图分类号:S968.411 文献标识码:A 文章编号:1003-1111(2012)06-0350-04
收稿日期:2011-07-14; 修回日期:2011-09-05.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(310722);江苏省海洋生物技术重点建设实验室开放基金资助项目(2009HS008);广东省
渔业生态环境重点实验室开放基金资助项目(LFE-2010-03);淮海工学院大学生实验室创新项目.
作者简介:郭赣林(1977-),女,讲师,博士;研究方向:藻类生态学.E-mail:guoganlin2007@hotmail.com.
  潮间带海藻因潮汐作用而周期性地暴露于水
陆两栖环境,其生长和生理随着外界环境因子的节
律性变化而发生相应的改变。温度直接影响海藻
的生长、繁殖、代谢、存活及分布等生命过程[1-4]。
然而,温度对海藻生长和生理的研究结果在实验室
恒定条件下得到的结果与海藻在自然界的真实状
况存在一定偏差。因此,依据潮间带环境因子的变
化规律,研究变温对海藻生长和生理的影响对了解
海藻适应潮间带环境的机制具有重要的意义。
变温对藻类生长和生理的影响已有些许报道。
研究表明,温度变化影响藻类的种类组成、丰度及
生产力[5-6]。适宜的变温可以提高藻类的生长率和
光合作用速率[7],促进蛋白质、二十碳五烯酸等生
化产物的合成[8-9]。但模拟潮间带生境的特点,研
究节律性变温对海藻生长和生理组成的报道较少。
为此,笔者研究了变温对孔石莼(Ulva pertusa)生
长、叶绿素含量、可溶性糖和蛋白质含量等生理指
标的影响,为进一步了解海藻对潮间带生境的适应
性提供科学依据,为可控条件下经济海藻的养殖提
供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
孔石莼由日本东北大学提供,为无性繁殖系,
实验室自然条件下培养。
1.2 孔石莼预培养
试验前2周,选择健康、色泽鲜艳的藻体用消
毒海水(天然海水经脱脂棉过滤后,煮沸再冷至室
温)反复冲洗去除表面杂质,在光照培养箱内于温
度(20±0.5)℃、光照度5000lx、光暗周期12L∶
12D、盐度31~33、pH值8.1下培养。试验前2~
3d,在每片藻体的相同部位用打孔器取直径约1.4
cm的圆片,备用。
1.3 方法
在前期工作的基础上[7],设置(23±3)℃、
(26±3)℃、(29±3)℃3个变温及23、26、29℃
3个恒温处理,每个处理3个重复。取预培养的孔
石莼,每3个藻片为一组(每片约0.05g),随机放
入含300mL培养液(f/2营养盐配方)的500mL
三角锥瓶中,置于光照培养箱内培养。除温度外,
其余培养条件同1.2预培养。变温采用手动调节
光照培养箱温度,变温模式见图1。每日相互调换
三角锥瓶位置以减小光照误差,每3d更换一次培
养液并称量每组藻片的湿质量,计算特定生长率。
图1 试验中变温模式
试验进行15d,结束后测定每组样品中3个藻
DOI:10.16378/j.cnki.1003-1111.2012.06.010
片的叶绿素、可溶性糖和蛋白质含量。叶绿素含量
采用90%丙酮萃取、分光光度法测定[10],蛋白质和
可溶性糖含量分别采用考马斯亮蓝 G-250法和蒽
酮比色法测定[11]。
1.4  数据统计与分析
特定生长率/%·d-1= [(mt/m0)1/t-1]×100%
式中,m0 为样品的初始湿质量(g);mt为t日时样品的
湿质量(g);t为试验周期(d)。
不同处理间的生长率、叶绿素含量、蛋白质和
可溶性糖含量等差异采用单因素方差分析和顿肯
多重比较进行处理。以P<0.05作为差异显著性
水平。
2 结果与分析
2.1 变温对孔石莼生长的影响
与相应的恒温相比,(23±3)℃、(26±3)℃
变温处理显著促进了孔石莼的生长(图2),特定生
长率分别为相应对照组的1.17~1.71倍、1.38~
1.86倍,第9d获得最大值(图2a、b)。(29±3)
℃变温处理对孔石莼的生长也有促进作用,其特定
生长率在培养第6d获得最大值;但随着变温时间
持续延长,促进程度逐渐减弱。至试验结束时,生
长率小于相应的恒温对照组(图2c)。
2.2 变温对孔石莼叶绿素含量的影响
(26±3)℃变温下的叶绿素a、b含量略高于
(23±3)℃和(29±3)℃2个变温处理(图3),
但低于相应的恒温对照组。叶绿素a/b比值变化
不大,约为2。
2.3 变温对孔石莼可溶性糖和蛋白质含量的影响
与相应的恒温对照组相比,除(26±3)℃变
温下可溶性糖含量略有上升,(23±3)℃和(29±
3)℃变温下均减少(图4)。
变温下孔石莼的蛋白质含量与相应的恒温对
照组相比均减少,(23±3)℃、(26±3)℃及(29
±3)℃3个变温下的蛋白质含量分别为相应对照
组的75.85%、89.32%和74.56%(图5)。
3 讨论
变温显著影响水生动物的生长存活[12]、免疫能
力[13]及能量分配和体成分[14-16]等。适宜的变温可
以促进种子发芽[17]、幼苗发育[18];通过体内不同酶
的活性交替改变,提高生长率[19-20]。但变温对藻
类,尤其是变温潮间带海藻影响的相关内容研究较
少。本试验结果表明,变温能促进孔石莼的生长,
(26±3)℃变温的促生长作用最强,其次为(23±
3)℃和(29±3)℃(图2)。通常,白天高温有利
于植株光合作用,光合速率高,而夜间低温可降低
呼吸消耗,利于生长[18]。但变温的上限和下限不可
过高和过低,否则不利于植物生长,甚至还会造成
153第6期 郭赣林等:变温对孔石莼生长和生化组成的影响
胁迫。孔石莼的最适生长温度为25℃[7]。因此,
平均温度在最适生长温度附近的适宜变温(26±
3)℃促生长作用最强。而(23±3)℃和(29±3)
℃两个变温处理,前者较低,且变温下限为20℃,
后者较高,且变温上限为32℃,均不利于海藻生
长,促生长作用减弱。
此外,变温虽然不同程度地促进孔石莼生长,
但其最大特定生长率的出现时间不同。在(23±
3)℃、(26±3)℃及(29±3)℃下,最大特定生
长率分别出现在第9d、第9d及第6d(图2),即获
得时间随着变温平均温度的升高而缩短。因此,在
经济海藻的人工养殖过程中,应该选择适宜的变温
及其持续时间来提高海藻的生产力,而不必变温太
长时间,这样既可以节约成本,又可以促进海藻更
快的生长。
变温对孔石莼的叶绿素、可溶性糖及蛋白质含
量等生化组成产生了不同的影响。与相应的恒温
相比,变温使叶绿素a、b的含量降低(图3)。有研
究表明,适当低温与逐日降温有利于叶绿素合成,
总体上温度高则减少叶绿素含量[18]。本试验结果
与此类似,试验所设置的变温模式总体温度高于相
应的恒温(图1),因此,不利于叶绿素合成。此外,
叶绿体是对热胁迫最敏感的细胞器,高温使其结构
与功能发生变化。(26±3)℃和(29±3)℃两个
变温中上限均已产生高温胁迫[7],叶绿体结构和功
能的破坏也可能是叶绿素含量降低的原因之一。
变温使孔石莼可溶性糖含量几乎未见增加(图4),
且蛋白质含量减少(图5)。这可能是因为藻体在进
行一系列生理调节来适应变温的过程中消耗能源,
即糖类、蛋白质等有机物的消耗增加,积累减少。
尤其在(29±3)℃变温下,生长率已明显低于相
应的恒温,可溶性糖与蛋白质含量最低。这一方面
可能是变温使其在生理生化调整过程中消耗大量
的能量,生长量减少,另一方面可能是变温上限的
高温胁迫抑制其生长。
综上所述,变温对孔石莼的生长有不同程度的
促进作用,变温使孔石莼的叶绿素、可溶性糖和蛋
白质含量等生化组成发生改变。这种改变可能是
藻类为了适应环境因子变化而做出的积极生理调
节,对其生长和生存具有重要的生态意义。
参考文献:
[1] 姜宏波,田相利,董双林,等.温度和光照强度对鼠尾
藻生长和生化组成的影响[J].应用生态学报,2009,
20(1):185-189.
[2] Kakinuma M,Coury D A,Kuno Y,et al.Physiologi-
cal and biochemical responses to thermal and salinity
stresses in a sterile mutant of Ulva pertusa(Ulvales,
Chlorophyta)[J].Marine Biology,2006,149(1):97-
106.
[3] 张玉荣,刘峰,单体锋,等.利用叶绿素荧光技术揭示
人工培育的铜藻幼苗对胁迫温度、光照和盐度的反应
[J].南方水产,2009,5(2):1-9.
[4] Duke C S,Litaker W,Ramus J.Effect of temperature
on nitrogen-limited growth rate and chemical composi-
tion of Ulva curvata(Ulvales:Chlorophyta)[J].Ma-
rine Biology,1988,100(2):143-150.
[5] Tison D L,Wilde E W,Pope D H,et al.Productivity
and species composition of algal mat communities ex-
posed to a fluctuating thermal regime[J].Microbial E-
cology,1981,7(2):151-165.
[6] Hernández-Guerrero C J,Casas-Valdez M,Ortega-
García S,et al.Effect of climatic variation on the rela-
tive abundance of the red algaGelidium robustumin
Baja California Sur,Mexico[J].Journal of Applied
Phycology,2000,12(2):177-183.
[7] 郭赣林,董双林,董云伟.温度及其波动对孔石莼生长
及光合作用的影响[J].中国海洋大学学报:自然科学
版,2006,36(6):941-945.
[8] Wang Q H,Dong S L,Tian X L,et al.Effects of circa-
dian rhythms of fluctuating temperature on growth
and biochemical composition of Ulva pertusa[J].
Hydrobiologia,2007,586(1):313-319.
[9] 曹小红,赵玉华,鲁梅芳,等.硅藻变温发酵生产二十
253 水 产 科 学 第31卷
碳五烯酸的研究[J].中国生物工程杂志,2007,27
(12):57-60.
[10]赵文.水生生物学[M].北京:中国农业出版社,2005:
509.
[11]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].2版.北
京:高等教育出版社,2006:190-192,202-204.
[12]Tian X L,Dong S L.The effects of thermal amplitude
on the growth of Chinese shrimp Fenneropenaeus
chinensis(Osbeck,1765)[J].Aquaculture,2006,251
(2/4):516-524.
[13]李晓英,董志国,薛洋,等.温度骤升和窒息条件对青
蛤酸性磷酸酶和溶菌酶的影响[J].水产科学,2009,
28(6):321-324.
[14]Pernet F,Gauthier-Clerc S,Mayrand E.Change in
lipid composition in eastern oyster(Crassostrea vir-
ginica Gmelin)exposed to constant or fluctuating tem-
perature regimes[J].Comparative Biochemistry and
Physiology Part B:Biochemistry and Molecular Biolo-
gy,2007,147(3):557-565.
[15]李洁,黄国强,张秀梅,等.高温—最佳温度循环对褐
牙鲆生长、能量分配和身体成分的影响[J].水产学
报,2010,34(8):1236-1243.
[16]Beiras R,Perez Camacho A,Albentosa M.Short-term
and long-term alterations in the energy budget of
young oyster Ostrea edulis L.in response to tempera-
ture change[J].Journal of Experimental Marine Biol-
ogy and Ecology,1995,186(2):221-236.
[17]戴剑,冯俊良,龚大龙,等.快速变温与缓慢变温对几
种作物种子发芽的影响[J].种子,2004,23(5):21-23.
[18]王三根.温度变化幅度对稻苗发育的生理效应[J].云
南农业大学学报,1989,4(3):197-203.
[19]孙存华.昼夜变温对小麦幼苗生长的影响[J].植物生
理学通讯,1994,30(3):192-194.
[20]孙存华,毛健民,白宝璋,等.昼夜变温促进小麦幼苗
生长的酶学研究[J].吉林农业大学学报,2000,22(1):
30-33.
Effects of Fluctuating Temperature on Growth and
Chemical Constituents of Sea Weed Ulva pertusa
GUO Gan-lin,YAN Bin-lun,GAO Huan,XU Fu-quan,SHI Yan,XU Ting,GU Li-yun
(Jiangsu Key Laboratory of Marine Biotechnology,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222005,China)
Abstract:The growth,chlorophyl contents,soluble sugar contents and protein contents of sea weed Ul-
va pertusa were investigated and compared at three fluctuating temperatures of(23±3)℃,(26±3)
℃,(29±3)℃,and constant temperatures of 23℃,26℃,and 29℃.The results showed that the
growth was improved by the fluctuating temperatures compared with the responding constant tempera-
ture,and changed with the periods of the fluctuating temperatures.The best growth rate was observed at
the fluctuating temperature of(26±3)℃,folowed by at(23±3)℃and(29±3)℃.There were
lower contents of chlorophyl a and b and the protein at the fluctuating temperatures compared with the
control group.The soluble sugar contents were also found decrease at the fluctuating temperatures,with
the exception of(26±3)℃,indicating that the fluctuating temperature treatments had positive effects
on the growth and negative effects on the chlorophyl synthesis,soluble sugar accumulation and protein
synthesis.The chemical constituent changes due to temperature fluctuation revealed that Ulva pertusa
was able to cope with the changing conditions positively.
Key words:Ulva pertusa;fluctuating temperature;growth;chemical constituent
353第6期 郭赣林等:变温对孔石莼生长和生化组成的影响