全 文 ：文章编号:1004 － 2490(2011)04 － 0472 － 04
·研究简报·
干出胁迫对孔石莼生长及生理影响
收稿日期:2011 － 09 － 25
基金项目:中国科学院实验海洋生物学重点实验室开放基金资助项目
作者简介:吴倩倩(1985 － ) ，女，山西长治人，硕士，主要从事海藻方面研究。Tel:13478607086，E-mail:
wuqianyuxiao@ 163． com
通讯作者:侯和胜． Tel:13889506786，E-mall:hesheng_hou@ 126． com
吴倩倩，佟少明，侯和胜
(辽宁师范大学生命科学学院，辽宁省植物生物技术重点实验室，大连 116029)
摘 要:通过人工模拟干出条件研究孔石莼(Ulva pertusa)在不同干出条件下的生理生化反应。以采自大连
潮间带的孔石莼为材料，测定在不同的干出时间(0 h、0． 5 h、1 h、2 h、4 h、6 h)下其叶绿素 a(Chla)含量、可溶
性糖含量、脯氨酸(proline，Pro)含量、丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明:干出胁
迫会对孔石莼的生理生化过程产生明显的影响。随着干出时间的延长，孔石莼中叶绿素 a含量呈现下降的趋
势;丙二醛和可溶性糖的含量呈现缓慢的升高趋势;过氧化物酶活性和脯氨酸含量呈现明显的升高趋势。这
些结果为孔石莼的抗性生理研究提供了补充和参考。
关键词:孔石莼;干出状态;生理生化
中图分类号:S932． 7 文献标识码:A
Effects of emersed stress on the physiological
processes of Ulva pertusa
WU Qian-qian，TONG Shao-ming，HOU He-sheng
(College of Life Sciences，Liaoning Normal University，Key Laboratory of Plant
Biotechnology of Liaoning Province，Dalian 116029，China．)
Abstract:The physiological responses of Ulva pertusa under artificially emersed stress were examined． The
content of Chl a，MDA，soluble sugar，free proline and the POD activity in treated Ulva pertusa sampled from
the intertidal zone at Dalian were measured after different emersed treatment time(0 h，0． 5 h，1 h，2 h，4 h and
6 h)． Results showed that the content of Chl a decreased slightly and in contrast，the content of MDA and
soluble sugars increased with the treatment time of emersed stress． Meanwhile，the POD activity and content of
proline increased with longer treated time． The results provided valuable references for the physiological
studies of the intertidal algae．
Key words:Ulva pertusa;emersed stress;physiological responces
潮间带底栖海藻随着潮汐作用的周期性变化而经历两种连续变化的环境条件:浸没于海水或暴露
DOI:10.13233/j.cnki.mar.fish.2011.04.017
第 4 期 吴倩倩等:干出胁迫对孔石莼生长及生理影响
于空气(干出状态) ，进而使其生长和生理随着温度［1］、光照［2］、渗透压［3］、pH值［4］和干出状态［5］等环境
因子的变化而发生相应的改变。有些海藻正是利用了干出胁迫导致藻体生理生化特性变化的特点，累
积或形成特定的成分而提高其产量和品质［6］。
孔石莼(Ulva pertusa)隶属于绿藻门(Chlorophyta)绿藻纲(Chlorophyceae)石莼目(Ulvales)石莼科
(Ulvaceae)石莼属(Ulva) ，是一种重要的大型海洋绿藻，环境适宜时能够迅速生长而成为潮间带的优
势种。孔石莼具有较高的药用、食用、营养和工业原料等多种应用价值。自然生长的孔石莼周年生长，
分布广泛，中国各海域均有分布，主要分布并生长于太平洋海域的中、低潮带［7］。孔石莼含有叶绿素 a
和叶绿素 b，其光合作用产物及其细胞学特征都与高等维管束植物相似，与高等植物的亲缘关系更接
近，所以，可以把孔石莼作为干出胁迫下各项生理生化特征变化的研究对象来研究植物的抗干旱机理。
目前，对大型海藻的胁迫研究主要集中在温度［8］、盐度［9］以及辐射［10］等方面，石莼类海藻在干出胁迫下
其生理生化特征的研究，未见文献报道。因此，本文以潮间带常见的孔石莼为材料，对其在不同程度干
旱胁迫下的生理生化特征进行系统研究，不仅可以帮助为进一步了解潮间带海藻对干旱胁迫的生理反
应及其机制，同时也可以为提高海藻产量和品质提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 实验材料
孔石莼于 2009 年 11 ～ 12 月大潮时采自大连付家庄海域的礁石上，采集时选取淹没于海水中个体
完整的藻体，盛于装有少量海水的采集箱中立即带回实验室。采集地点的海水表面温度为 5 ± 1℃，盐
度为 35 ± 1。藻体在以下条件中进行暂养:温度 5 ± 1 ℃、光照 100 μmol·m －2·s － 1、光周期 12∶ 12 h、灭
菌海水中 24 h通气，并且每天更换海水，以暂养期间的第 2 到第 5 天内的孔石莼作为实验材料。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 干出胁迫处理
将孔石莼从海水中取出，用灭菌海水清洗藻体表面除去杂质，用滤纸吸干表面水分使藻体处于干出
状态，称取 1 g藻体，平铺于直径为 90 mm的灭菌培养皿中，置于光照培养箱中进行定时干出胁迫处理。
干出胁迫条件:温度 15 ± 1 ℃、光照 1 900 μmol·m －2·s － 1。分别设定干出时间为 0 h(处于海水中培
养)、0． 5 h、1 h、2 h、4 h和 6 h共 6 个处理，每种处理分别进行 3 次平行实验。
1． 2． 2 生理生化指标的测定方法
丙二醛含量及可溶性糖含量的测定采用三氯乙酸 －硫代巴比妥酸(TBA)法［11］;叶绿素 a 含量的测
定采用比色法［11］;过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法［11］;脯氨酸含量的测定采用茚三酮显色
法［11］。
2 结果与讨论
2． 1 干出胁迫对孔石莼叶绿素 a含量的影响
图 1 干出胁迫对孔石莼叶绿素 a(Chl a)含量的影响
Fig． 1 The Chl a content of Ulva pertusa
under different emersed stress
图 1 显示，干出处理 0． 5h对叶绿素 a 的含量影响
不明显(P ＞ 0． 05) ;干出时间为 1 h 时，孔石莼的叶绿
素 a含量与对照组相比有显著性差异(P ＜ 0． 05) ;干
出时间为 4 h时，孔石莼的叶绿素 a含量与对照组相比
有极显著性差异(P ＜ 0． 01)。随着干出胁迫时间的增
长，叶绿素 a的含量不断降低，从 0． 97 mg /g(对照)降
低到 0． 60 mg /g(干出 6 h)。在不良环境下，植物细胞
最易受到伤害的部位，主要是膜系统和叶绿素，干旱胁
迫会导致膜脂过氧化和各种生理生化过程受阻，引起
植物细胞内叶绿素降解加快及合成受阻，其含量迅速
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海 洋 渔 业 2011 年
下降。但实验结果表明，孔石莼在干出缺水情况下，其叶绿素 a 含量的下降并不明显，即使干出时间达
到 6 h，与对照相比也只是减少约 50%左右，说明孔石莼具有在干出条件下保持水分，维持正常生理功
能的调节机制，因此，可以很好地适应潮间带剧烈变化的生长环境。其机制还需要进一步的研究。
图 2 干出胁迫对孔石莼可溶性糖含量的影响
Fig． 2 The soluble sugars content of Ulva pertusa
under different emersed stress
2． 2 干出胁迫对孔石莼可溶性糖含量的影响
图 2 显示，干出处理 0． 5 h对可溶性糖的含量影响
显著(P ＜ 0． 05) ;干出时间为 2 h 时，孔石莼的可溶性
糖含量与对照组相比有极显著性差异(P ＜ 0． 01) ;随
着胁迫强度的增加，孔石莼的可溶性糖含量增加趋势
明显，从 70． 3 μmol /g(对照)上升到 187． 9 μmol /g(干
出 6 h) ，增长近 2． 7 倍。研究表明可溶性糖的积累，可
增加植物体的渗透调节能力，抵御脱水对植物造成的
伤害［11］。测定结果表明孔石莼通过增加可溶性糖而
提高其渗透能力，以维持干出胁迫条件下正常的生理
功能，适应剧烈的环境变化。
2． 3 干出胁迫对孔石莼脯氨酸含量的影响
图 3 干出胁迫对孔石莼脯氨酸
(proline，Pro)含量的影响
Fig． 3 The proline content of Ulva pertusa
under different emersed stress
图 3 表明，干出处理 0． 5 h对脯氨酸含量影响不明
显(P ＞ 0． 05) ，但是当干出时间为 1 h 时，孔石莼的脯
氨酸与对照组相比有极显著性差异(P ＜ 0． 01)。当干
出时间为 6 h 时，其积累量达到 6． 6 mg /g，是对照组
(1． 1 mg /g)的 6 倍。随着干出胁迫时间的延长，脯氨
酸的积累表现为干出胁迫初期积累较慢，胁迫后期积
累较快。脯氨酸是植物组织内一种理想的渗调物质和
防脱水剂，干旱条件下，细胞中渗透调节物质的主动积
累是增强细胞渗透调节能力的关键。脯氨酸与可溶性
糖的积累，在孔石莼的抗脱水生理反应中发挥着重要
作用。
2． 4 干出胁迫对孔石莼过氧化物酶活性的影响
图 4 干出胁迫对孔石莼过氧化物酶
(POD)的活性影响
Fig． 4 The POD activity of Ulva pertusa
under different emersed stress
图 4 显示，随着干出胁迫时间的增长，过氧化物酶
的活性不断升高。干出处理 0． 5 h ～ 2 h对过氧化物酶
的活性影响不明显(P ＞ 0． 05) ，干出时间为 4 h 时，孔
石莼过氧化物酶的活性与对照组相比有极显著性差异
(P ＜ 0． 01)。当干出时间增长为 6 h时，过氧化物酶的
活性显著增高，从 1． 78 U /min·g(对照)增加到7． 56
U /min·g(6 h) ，升高了近 4． 2 倍。过氧化物酶是植物
体抗氧化酶系统中重要的酶类，可以清除体内的过氧
化物和一些活性氧自由基，当植物受到干旱胁迫时，可
诱导其体内 POD的活性升高，从而起到保护生物膜系
统的作用。另一方面，过氧化物酶的活性升高，也说明
植物细胞受到了过氧化物的胁迫。实验结果表明，当孔石莼受到干出胁迫超过 4 h，体内的过氧化物积
累已经很高，从而诱导过氧化物酶的大量表达，启动了保护酶系统进行防御。
2． 5 丙二醛含量的变化
从图 5 可以看出，干出处理 0． 5 h对丙二醛的含量影响不显著(P ＞ 0． 05) ;干出时间为 4 h 时，孔石
莼的丙二醛含量与对照组相比有显著性差异(P ＜ 0． 05) ;干出时间为 6 h 时，孔石莼的丙二醛含量与对
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第 4 期 吴倩倩等:干出胁迫对孔石莼生长及生理影响
图 5 干出胁迫对孔石莼丙二醛含量的影响
Fig． 5 The MDA content of Ulva pertusa
under different emersed stress
照组相比有极显著性差异(P ＜ 0． 01)。随着干出时间
的延长，孔石莼的丙二醛含量增加趋势明显。从58． 92
μmol /g(对照)上升到 102． 09 μmol /g(干出 6 h) ，增加
近 1． 7 倍。丙二醛是植物细胞膜脂过氧化产物之
一［12］。研究表明丙二醛的含量与植物抗旱性密切相
关。当植物处于干旱胁迫条件下，细胞中的活性氧自
由基逐渐积累，最终发生膜脂过氧化和膜脂脱氧化反
应，导致过氧化产物丙二醛的产生和积累。研究结果
表明，孔石莼受到的干出胁迫程度越严重，它的叶状体
中膜脂过氧化和膜脂脱氧化程度越高。
综上研究结果表明，广泛分布于潮间带的孔石莼
已经形成了一套抵抗干出胁迫的生理机制，比如升高可溶性糖和脯氨酸(proline，Pro)等渗透调节剂的
含量来调节细胞的渗透压和维持细胞的水分，提高体内过氧化物酶(POD)的活性来加速清除活性氧自
由基进而把活性氧对细胞的伤害降到最低，维持叶绿素 a(Chla)含量的稳定等，但是在干出胁迫条件下
孔石莼的 MDA含量的升高，叶绿素 a(Chla)含量有所降低也表明其细胞膜和叶绿体还是受到了伤害。
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