全 文 ：海洋科学/2000年/第 24卷/第 7期52
藻类能够耐受广泛的盐度 , 特别是生活在潮间
带的海藻 , 随着涨潮和落潮的变化 , 每天经受着露出
和淹没的陆水两种环境的变化 , 露出时暴露在大气
中经受干旱失水或雨水浸洗 , 使盐度迅速增加或减
少 ,淹没时又回到正常的海水中正常生活 。这些海藻
一天中能够耐受如此大的盐度变化 , 其耐受机理引
起了不少学者的研究兴趣 。Hellebust 1976年指出 ,藻
类细胞由泵出和泵入离子或改变胞内单聚和多聚代
谢物调节渗透势 。Kirst 1977年 ,Bisson和Kirst 1979年
认为当环境中渗透压变小时藻类改变离子浓度进行
渗透调节 , 当渗透压变大时由改变离子和甘露醇浓
度进行渗透调节 。Kremer 1979年证明红藻不用低分
子光合产物作为渗透调节物 , Reed等 1980年对此提
出异议 。 本文从膜透性 , 可溶性糖 , 脯氨酸和膜脂
脂肪酸含量的变化研究了盐胁迫对孔石莼的生理生
化影响 。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 孔石莼(Ulva pertusa ) 采自青岛太平
角潮间带岩石上 , 采回后放天然海水中培养 1 d备
用 。
1.1.2 海水 取自青岛鲁迅公园海区 , 取回后
经玻璃纤维滤膜过滤 ,煮沸 10 min ,冷却后使用(此时
海水盐度为 33.5±0.5)。
1.2 不同盐度培养液的配制
正常海水盐度定为 1倍 , 1.5 , 2 , 3 , 4倍的海水
是向消毒天然海水中分别加 NaCl 配成的 , 0.5及
0.75倍海水是消毒天然海水加蒸馏水配成的 。
1.3 盐胁迫实验
取预培养后的孔石莼各 5 g , 分别培养在 1 L不
同盐度的培养液中(培养所用容器为 2 L容积的玻璃
缸),实验期间每3 d更换培养液一次 , 用白色日光灯
(光强 3 500 ～ 4 000 lx)照光 ,光照周期 L∶D=14 h∶
10 h ,室温培养 。
1.4 测定方法
1.4.1 细胞质膜透性参照电导度测量法[ 1]测
定 (1)取预培养后的孔石莼各 0.5g , 用吸水纸将其
表面海水吸干 , 然后分别放入不同盐度海水中胁迫
150 min ,用 DJS-11A型电导率仪测定处理前后海水电
导率的变化 。(2)将经过(1)处理的藻体取出 ,分别用
与原胁迫海水等渗的蔗糖溶液洗数次 ,然后在等渗蔗
糖中浸泡 30 min ,测定处理前后蔗糖溶液电导率的变
收稿日期:2000-02-23;修回日期:2000-03-08
盐胁迫对孔石莼的生理生化影响
BIOCHEMICAL AND PHYSIOLOGICAL EFFECTS OF SALINITY
STRESS ON Ulva purtusa
赵素达 1 董树刚 2 吴以平 2 单俊伟 2
(1 青岛教育学院 266071)
(2 青岛海洋大学 266003)
提要 研究了盐胁迫对孔石莼(Ulva pertusa )的生理生化效应 。结果表明 ,随盐度增加 ,孔石
莼细胞膜呈透性 , 组织中可溶性糖及脯氨酸含量增加;盐胁迫对藻体膜脂脂肪酸的影响表现
为 ,经不同盐度胁迫后 ,多聚不饱和脂肪酸百分比(∑PUFA/∑FA),平均链长(M.L.C),平均双
链数(M.D.B.)均有不同程度的减少 。
关键词 盐胁迫 ,孔石莼 ,细胞膜透性 ,可溶性糖 ,脯氨酸 ,膜脂脂肪酸
研究报告 REPORTS
Marine Sciences/Vol.24 , No.7/2000 53
孔石莼培养在不同盐度中的前 4 d , 组织内脯氨
酸均随培养天数的增加而增加 , 第 5到第 6天藻体脯
氨酸含量均出现下降趋势 。从每天的情况来看 ,生活
于低盐度中的孔石莼组织中脯氨酸含量低于对照组 ,
而生活于高盐度中的孔石莼脯氨酸含量高于对照
组 。盐度从 0.5倍到 3倍 , 脯氨酸含量与盐度成正相
关 ,高于 3倍后 ,其含量急剧下降 。
不同盐度胁迫的孔石莼组织中可溶性糖含量的
变化趋势为 , 第 5天大于第 3天 ,第 3天大于第 1天 ,
表现出胁迫时间越长 , 可溶性糖含量越多 , 每一天的
变化趋势与组织中脯氨酸变化趋势相同 , 即孔石莼体
内可溶性糖含量随盐度的增加而增加。
2.3 盐度对膜脂脂肪酸种类和含量的影响
从表中看出 , 除 3倍盐度外 , 不同盐度胁迫后孔
石莼的∑SAFA/∑FA(饱和脂肪酸占总脂肪酸的百分
比)均比正常海水中的有所升高 。而∑PUFA/∑FA(不
化 , 以确定孔石莼细胞内电解质的外渗量 。(3)取在
不同盐度海水中胁迫 2.5 , 4 h的孔石莼置于正常海
水中分别恢复 1 h和 6 h , 再如上法测定与 1倍海水
等渗的蔗糖溶液电导率的变化 , 以确定细胞内电解
质外渗量 。
1.4.2 可溶性糖的测定 分别取不同盐度胁
迫 1 ,3 ,5 d的孔石莼各 0.5 g ,放入研钵中加入 5%的
冰醋酸研磨 , 于 70 ℃的水浴中 0.5 h提取可溶性糖 ,
用蒽酮比色法测定[1 ] 。
1.4.3 脯氨酸含量的测定 取不同盐度胁迫
1 , 3 , 5及 2 , 4 , 6 d的两批孔石莼各 0.5 g ,加 5%的冰
醋 酸于研钵中研磨 , 4 000 r/min离心 10 min ,取上清
液用茚三酮比色法定[ 1] 。
1.4.4 膜脂脂肪酸的测定 取在不同盐度中
培养 5 d的藻体 , 用蒸馏水冲洗表面 , 后用液 N2 -70
℃保存 , 参照王俊德[ 2]等人的方法 用高效液相色谱
法测定 。
2 实验结果
2.1 盐胁迫对孔石莼细胞质膜透性的影响
孔石莼经不同盐度海水胁迫后 , 在高盐度海水
中海水电导率下降 , 在低盐度海水中海水电导率升
高 。电导率的改变说明孔石莼细胞与外界海水之间
发生电解质交换 , 海水电导率变低 , 是因藻体从溶液
中吸收了离子;电导率增加 , 表明藻体向溶液中释放
了离子 , 吸收或释放离子的多少随盐度的不同而不
同 ,当海水相对盐度为 0 , 0.5 , 0.75 , 1 , 1.5 ,2 ,3时 ,其
电导率相对增加值分别为 15.3 , 12.1 ,10.89 , 10 ,9.3 ,
3.77 , 2.60(以正常海水电导率为 10计)。表明经不同
盐度海水胁迫 2.5 h ,孔石莼对离子的吸收是正常的 ,
细胞透性并无受到大的影响。
为进一步了解盐度对膜透性的影响又把胁迫后
的孔石莼放入等渗的蔗糖溶液中 0.5 h测电解质外
渗量 , 发现胁迫 2.5 h , 随海水盐度增加 , 藻体细胞中
电解质外渗量增加 ,这是扩散作用的结果 。受盐度胁
迫 2.5 h ,再在正常海水中恢复 6 h ,经 0.75倍到 2倍
盐度胁迫的孔石莼 , 在蔗糖溶液中电导率增加值与
对照相差无几 ,恢复情况良好 。但在同样盐度下胁迫
4 h再恢复 6 h , 恢复情况较差(见表 1), 这说明孔石
莼受盐度胁迫所具有的耐受性有一定限度 , 在一定
盐度范围内 , 短时间胁迫是可以恢复正常的 , 长时间
胁迫细胞膜会受到损害 。
2.2 不同盐度胁迫后孔石莼组织中脯氨酸及
可溶性糖含量的变化
表 1　盐胁迫不同时间相对电导率的变化
Tab.1　The variation of relative conductivi ty in canesugar solutions when Ulva pertusa byvarious canesugar solutions soaking for
30 min
处理
相对电导率
海水的相对盐度
0 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 3.0
胁迫 2.0 h(不恢复) 7.44 9.44 9.13 10.00 10.10 10.46 10.72
胁迫 2.5 h ,恢复 6 h 9.72 9.87 10.00 10.00 10.00 10.00 10.05
胁迫 4.0 h(不恢复) 7.10 8.80 8.96 10.00 10.34 11.10 11.50
胁迫 4 h ,恢复 6 h 9.30 9.5 9.90 10.00 10.10 10.73 10.85
注:正常海水相对电导率作 10 。
研究报告REPORTS
海洋科学/2000年/第 24卷/第 7期54
饱和脂肪酸占总脂肪酸的百分比)任何盐度胁迫后的
孔石莼均比正常盐度下生长的低 。
从表中还看出生活于非正常海水中孔石莼脂肪
酸平均碳链长(M.C.L.)及平均双链数(M.D.B.)都
比生长在正常海水中的少 。也就是说盐度增大或减少
都会使不饱和脂肪酸减少 , 使短链饱和脂肪酸增加 ,
双链数减少 。
另外本实验表明孔石莼膜脂脂肪酸中含量较高
的有软脂酸 (160), 亚麻酸 (18∶3), 十八碳四烯酸
(18∶4n-3), 及油酸 (18∶1n-9), 分别占 ∑FA 的
19.02%, 18.56%, 11.33%和 15.6%。就脂肪酸种类
而言 , 生活于 0.75 , 1.5及 2倍海水中膜脂脂肪酸比
对照组多出 3种脂肪酸(16∶3n-3 , 17∶1n-10及 20∶
0)。生活于 3倍盐度中的孔石莼 20碳以上的膜脂脂
肪酸几乎消失。
3 讨论
3.1 细胞质膜是外界环境与细胞之间的隔
膜 , 离子可以通过自由扩散 、主动运输和被动运输等
方式进入细胞内 。同时不良因子对细胞的影响也是首
先作用于膜上 , 膜受损后最突出的表现即膜透性变
大 。本实验表明藻体在高盐度海水中由于吸收离子而
导致海水电导率下降 , 在低盐度海水中则由于释放离
子而使电导率上升 , 这主要是由扩散作用引起的 。当
把盐胁迫后的孔石纯放入等渗的蔗糖溶液中时 ,发现
细胞内电解质外渗量与胁迫时海水的盐度密切相关 ,
即高盐海水胁迫的藻 , 随盐度增加 , 电解质外渗量也
增加 ,这一结果与姚南瑜 1983年 、1984年所得结果相
同 。蔗糖溶液电导度的增加是由于藻体最初被动吸收
到体内的离子又释放到蔗糖溶液中引起的 。当把处理
过的孔石莼放到正常海水中恢复后再测其电解质外
渗量 , 发现外渗量减少 。处理 2.5 h又恢复 6 h后在
0.75倍到 2倍盐度中胁迫的孔石莼渗透正常 ,恢复情
况良好;但在 0 , 0.5 , 3倍盐度中胁迫的藻体电解质外
渗略有不同 , 恢复情况稍差 , 这说明膜受到了一定影
响;受不同盐度胁迫 4 h ,各处理组电解质的外渗和对
照组均有差异 , 表明在一定盐度范围内 , 孔石莼短时
间内能够耐受一定的盐度 ,这是孔石莼和生活于潮间
带的其他海藻适应环境的一种共同特性 。
3.2 本实验表明在 0.5 ～ 3倍盐度和 0.5 ～ 2倍
盐度胁迫的孔石莼中 ,可溶性糖和脯氨酸含量与盐度
呈正相关 。据 Kauss 1973年 , 1978年报道细胞内渗透
势的大小取决于溶质的浓度 , 脯氨酸和可溶性糖的变
化 , 有利于藻体细胞渗透调节 , 高盐溶液中可溶性糖
及脯氨酸含量增加有利于降低渗透势 , 低盐溶液中可
溶性糖及脯氨酸含量降低又增加了渗透势 ,从而使藻
类适应潮间带变化较大的环境 , 证明了生活于潮间带
的海藻除了可以吸收和累积大量无机离子进行渗透
表 2　盐胁迫不同时间不同盐度中孔石莼的脯氨酸及可溶性糖含量
Tab.2　Prol ine contents and soluble sugar contents in Ulva pretusa after different time and different salihities stress
盐度倍数 脯氨酸含量(%)
1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d
可溶性糖含量(‰)
1 d 2 d 3 d
0.5 0.125 0.20 0.20 1.0 0.25 0.45 9.5 10.5 11.5
1.0 0.6 1.15 1.58 2.60 0.85 1.65 13.8 15.1 16.2
1.5 1.13 1.40 2.15 3.40 1.44 2.10 15.0 15.6 17.3
2.0 1.23 2.20 3.16 4.10 2.23 3.35 15.4 16.2 19.1
3.0 1.55 3.75 4.42 5.15 3.09 4.10 16.0 17.2 20.1
4.0 0.85 2.75 2.16 4.60 2.50 2.32 18.8 19.6 20.75
表 3　不同盐度中孔石莼脂肪酸的变化
Tab.3　The changes of fatty acid in Ulva pretusa after di fferent salini ties stress
海水相对盐度 脂肪酸种类数 ∑SAFA/ ∑FA ∑PUFA/ ∑FA M.D.B. M.C.L.
0.75 38 31.39 46.62 1.045 13.073
1.0 35 21.80 70.03 1.879 16.281
1.5 38 26.13 38.82 1.366 13.416
2.0 38 30.10 59.46 1.399 15.385
3.0 18 1.24 1.61 0.031 0.471
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Marine Sciences/Vol.24 , No.7/2000 55
BIOCHEMICAL AND PHYSIOLOGICAL EFFECTS OF SALINITY
STRESS ON Ulva purtusa
ZHAO Su-da1 DONG Shu-gang2 WU Yi-ping2 SHAN Jun-wei1
(1Education College of Qingdao , 266071)
(2Ocean University of Qingdao , 266003)
Received:Feb., 23 , 2000
Key Words:Salini ty stress , Ulva purtusa , Plasmic permeabiliby , Soluble sugar , Proline , Polyunsaturated fatty acid
Abstract
In this paper the biochemical and physiological effects of salinity stress on Ulva purtusa were studied .The
result showed that :with salinity increasing , plasmic permeabiliby , contens of soluble carbohytrate and proline were in-
creased ;After salinity stress , polyunsaturated fatty asids (PUFA)contens , mean double carbon chain length
(M.C.L.)and average of mean double bond(M.D.B.), all were differently reduced .
(本文编辑:刘珊珊)
调节外 ,还可以通过细胞中有机物的合成及分解进行
渗透调节 。
3.3 盐胁迫对藻体脂肪酸的种类和数量有不
同程度的影响 , 在低于 2倍盐度下胁迫的海藻∑
SAFA/∑FA有所升高 , 各种盐度胁迫后孔石莼∑PU-
FA/∑FA及M.C.L.,M.D.B.的含量有所降低 。因此
膜脂脂肪酸的变化可作为藻类生长状态好坏的指标 ,
即盐度不适时 , 饱和脂肪酸含量增加 , 不饱和脂肪酸
含量减少 ,平均链长及平均双链数减少 。
4 小结
孔石莼具有很强的渗透调节能力 ,经 0.75倍到
3倍盐度的海水胁迫 2.5 h , 再回到正常海水中能够
恢复正常 ,这种恢复能力是靠对环境中离子的吸收和
释放以及有机物的合成和分解实现的 。
藻体内可溶性糖含量在 0.5 ～ 3倍海水中 , 随盐
度的增加和培养时间的延长而增加;脯氨酸含量在
0.5到 2倍盐度范围内随盐度增加而增加 。可溶性糖
和脯氨酸的变化在渗透调节中起着重要作用 。
盐胁迫对孔石莼脂肪酸含量有明显影响 ,藻体中
∑SAFA/∑FA低盐度胁迫后有所升高 , ∑PUFA/∑FA
及M.D.L.,及M.L.C.的含量在正常海水中最高 ,随
盐度增加不同程度降低 。
参考文献
1 华东师范大学生物系主编。植物生理学实验指导。北京:
高等教育出版社 , 1980。 145～ 147 , 230～ 233
2 王俊德等。高效液相色谱法。北京:中国石油出版社 ,
1992。 291～ 302
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