全 文 ：Marine Sciences/Vol.24, No.6/2000 39
条斑紫菜离体组织再生苗的研究*
梅俊学 费修绠
(中国科学院海洋研究所 青岛 264071)
提要 条斑紫菜叶状体离体组织(切块)在一定培养条件下 ,其营养细胞经过一系列的变化
可产生出幼苗 。本研究发现切块越小出苗越早 、单位面积离体组织出苗量越多 。成熟叶状体上
靠近雌雄性细胞的区域与其他部位的营养细胞相比形成幼苗较早 , 离这一区域越远的细胞成
苗越晚 。离体组织细胞成苗的适宜水温为 15 ～ 17 ℃,在 20～ 25 ℃下部分细胞进行不规则分裂
形成深紫红色的细胞团 ,当降温至 17 ℃时 ,它们仍可转化为幼苗 。
关键词 条斑紫菜 ,离体组织 ,再生苗
5 张炳楷、曾 刚。大亚湾的水温和盐度。大亚湾海洋生
态文集(Ⅱ)。北京:海洋出版社 , 1990, 68～ 74
6 Haamer , J..Ambio(中文版), 1996 , 25(5):355～ 361
最近不少研究者证实紫菜叶状体离体组织可以直
接产生叶状体苗 ,这种生苗方式与传统方式完全不同 ,
有可能成为获取苗源的新途径 。本文研究了条斑紫菜
叶状体离体组织切块在叶状体上的位置 、切块大小和
培养温度等几个因素对再生苗的影响 ,以求进一步了
* 国家重点科技项目攻关计划资助项目 96-C01-05号;
中国科学院海洋研究所调查研究报告第 3616号;中
国科学院海洋研究所实验海洋生物学开放实验室的
连绍兴工程师提供实验材料 ,在此谨表谢意。
收稿日期:1999-08-25;修回日期:1999-12-21
THE EFFECTS OF LIGHT INTENSITY , TEMPERATURE
AND SALINITY ON THE FILTRATION RATE OF Perna
viridis
YANG Xiao-xin1 LIN Xiao-tao1 JI Xin-li1 XU Zhong-neng1 HUANG Chang-jiang2
(1 Institute of Hydrobiology , J inan University , Guangzhou , 510632)
(2Maring Biological Laboratory , Shantou University , 515063)
Received:Nov.17 , 1999
Key Words:Perna viridis , Fil tration rate , Light intensi ty , Temperature , Salinity
Abstract
The effects of light intensity , temperature and salinity on the filtration rate of Perna viridis were studied under
laboratory conditions.The results show that the filtration rate is positively related to certain temperature range(16-31 ℃)
and salinity(16-32).There are no significant interactions between temperature and salinity.The filtration rate of Perna
viridis increases as temperature goes up and shows down over 26 ℃.The filtration rate increase as salinity goes up , es-
pecially at low temperature.The light intensity (0-10 000 lx)has no significant effects on the filtration rate of Perna
viridis. (本文编辑:李本川)
研究报告 REPORTS
海洋科学/2000年/第 24卷/第 6期40
研究报告REPORTS
解紫菜叶状体细胞的发育规律和离体组织再生苗的
机制 ,为将来更深入的研究打下基础 。
1 材料和方法
条斑紫菜叶状体 1998年 3月 30日取自青岛
汇泉湾礁石上 , 体长 15 ～ 30 cm , 均已有精子囊群和
果孢子囊群生成 。采回后用清洁海水洗去附着的杂
物 , 放在阴凉通风处使其失去大部分水分 , 装入塑料
袋中封口放入-20 ℃保存 。2个月后取出在 15 ℃海
水中解冻 、复原 ,平铺于纸上剪成小块(除试验 2外均
为 2 mm ×2 mm), 在直径 7 cm 的培养皿中进行培
养 ,每一培养皿中放 9块 ,每组设 3个重复 。培养液为
PES , 另加 2×10-6 GeO 2以及 2×10-7的青霉素和
链霉素抑制硅藻和抑制细菌的生长 。除试验 3外 ,培
养条件均为水温 15±2 ℃、光照 5 000 lx , 光周期 12
h∶12 h(L ∶D)。每隔 3 ～ 5 d观察一次 , 7 ～ 10 d更
换一次培养液 。
2 试验结果
作者发现 , 条斑紫菜叶状体被切成小块培养时通
常以 3种形式形成幼苗 , 与通常叶状体幼苗产生单
孢子并成苗的方式不同[ 1 ] 。为叙述方便 , 本文仍延用
单孢子一词 。
2.1 营养组织切块在叶状体中的位置对出
苗的影响
如图 1所示 ,成熟叶状体根据位置和细胞形状的
不同可以分为 5个区域.藻体基部(区域 I)由蝌蚪形
的细胞组成 ,细胞基部向下延伸形成假根丝。区域 I I
位于区域 I上部 ,细胞形状多样 ,细胞间基质较厚(图
2a)。区域 II I 占叶状体的绝大部分 ,细胞呈不规则的
多边形 ,排列较紧密(图 2b)。区域 IV 细胞近圆形 ,排
列较疏松 ,胞间基质多(图 2c)。在区域 V 中精子囊群
和果孢子群相间分布 。在上述 5个部位分别剪取 15
mm×15 mm的组织块 , 再各自剪成 2 mm ×2 mm
小块按上述条件培养 ,每组实验中所有切块均来自同
一藻体 。结果如表 1所示 ,培养 40 d后除了区域 I的
组织未见有苗外 , 其余组织都产生了健康的幼苗 , 而
且在区域 II ～ IV 中 , 距离基部越近的营养组织出苗
越晚 ,出苗量越少;越远的则出苗越早 、越多。区域 V
出现大量丝状体 。作者用另外的藻体又重复做了 3次
试验 ,虽然各株间出苗所需的绝对时间和绝对出苗量
有差异 ,但同一株紫菜叶状体上不同部位的营养组织
再生苗都存在上述规律 。
2.2 切块的大小对出苗时间和出苗量的影响
在距离叶状体基部 1 cm 处(区域 II I)剪取全由
营养细胞组成的 15 mm×15 mm 的组织片 , 再将它
剪成 1 mm×1 mm , 2 mm×2 mm , 3 mm ×3 mm , 5
mm ×5 mm 和 10 mm ×10 mm的切块 , 所有切块均
来自同一株藻体 。将它们分别放入培养皿中加培养液
按上述条件培养 。结果如表 2所示 , 小于 5 mm×5
mm 的切块出苗早 , 出苗多;大于或等于 5 mm×5
mm 的出苗所需时间长且出苗量少 。以后又用多株藻
体进行了反复的试验 ,都得出了类似的结果 。
2.3 切块在培养液中的位置对出苗的影响
切块取自同一藻体部位 II I , 剪成同样大小 2
mm×2mm , 在上述条件下培养后发现 ,始终漂浮于培
养液表面上的组织块放散单孢子 、出苗均比完全浸没在
培养液中的早 7 ～ 14 d ,但出苗量没有明显差异。
2.4 培养温度对切块出苗的影响
将 2 mm×2mm的切块分别放在 10 , 12 , 15 ,17 ,
表 1 紫菜叶状体不同部位切块的出苗情况
Tab.1 Seedling regeneration of excised fragments from def-
erent positions of Porphyra yezoensis thalli
切块位置 平均出苗＊时间(d) 平均出苗
＊量
(棵/mm2 藻片)
I 未出苗 0
II 40 19
III 26 49
IV 13 60
V 13 3
＊这里指体长>1 mm的幼苗。
表 2 不同大小的切块的出苗情况
Tab.2 Seedling regeneration from deferent size of excised
fragments of Porphyra yezoensis thalli
切块大小
(mm ×mm)
出苗＊时间
(d)
出苗＊量
(棵/mm2 藻片)
1×1 30 41
2×2 33 42
3×3 33 26
5×5 42 9
10×10 49 3
＊指体长>1 mm的幼苗。
Marine Sciences/Vol.24, No.6/2000 41
20 , 23和 25 ℃下培养 26 d后 , 将后 3组各分成两部
分 ,一部分仍在原条件下培养 ,另一部分放入 17 ℃。
结果如表 3所示 。最初培养 26 d后 , 各组均未出苗 ,
10 , 12和 15 ℃3组的切块仍为营养细胞 , 17和 20 ℃
组有单孢子形成 , 20和 23 ℃和 25 ℃组的切块上出现
鲜红的细胞团 , 是细胞发生不规则分裂形成的 , 由大
小不等的细胞组成 , 较大细胞中有大的液泡 , 肉眼观
组织块变厚 、颜色变深、不平滑 。原条件下培养 46 d
后 , 15 , 17 ℃两组生出大量正常苗 , 20 ℃和 23 ℃两组
出现少量正常苗和大量畸形苗 , 25 ℃组没有任何苗
长出 ,原组织块变绿 。将后 3种温度条件下 26 d后形
成的带有鲜红色细胞团的切块转入 17 ℃, 17 d后出
现大量正常苗 。20 ℃和 23 ℃下产生的畸形苗长到十
几至几十个细胞期 , 就不断放散单孢子 , 单孢子萌发
后又在同样大小时产生新一代单孢子苗 ,结果幼苗总
长不大 。将这些畸形苗和它们产生的单孢子及单孢子
苗放入 15 ℃30 d后 , 出现大量 1 cm以上的叶状体
苗 。
以上 4个试验中 , 都出现这样的情况 , 即切块的
四周形成孢子和出苗早 ,中部晚;切块再生苗的同时 ,
都伴随有丝状体出现 , 丝状体的数量 , 依个体和培养
条件的不同而有差异 。据观察 ,有些丝状体明显是由
果孢子萌发形成的 ,如试验 1区域 V中的切块 。但也
发现 ,有些切块在培养一段时间后 ,大部分细胞变白 ,
剩余的少数仍具色素的细胞有的萌发成叶状体苗 ,有
的萌发成丝状体 。
3 讨论
如 2.2的结果所示 , 大小切块均处于相同的光
照 、温度和营养条件下 , 为什么切块越小越易成苗
呢?对于任意一个细胞来说 , 切块越小 , 周围的细胞
越少 , 与原先在完整叶状体上相比 , 受环境的影响越
大 ,这可能是促使细胞向幼苗方向转化的重要原因 。
切块四周的细胞与中部细胞相比 ,与外界环境直接接
触的面积大 ,有利于接受光照和对营养物质的吸收以
及代谢物的排出 ,最终表现在有较多的细胞较早地转
化成苗 。同样道理 ,面积相同的两片叶状体分别切成
大小两种切块 , 前者获得的切块数少 , 切块边沿总长
度也较后者少 ,所以得到的总苗数少于后者 。单细胞
是最小的 “切块” , 赵焕登等 1981年 、 Polne-Fuller等
1984年和 1990年、Chen1986年和 1987年 、严兴洪等
图 1 条斑紫菜叶状体简图 ,示不同的区域
Fig.1 Diagram of the Porphyra yezoensis thalli indicating
location of tissue areas excised for seedling regeneration
1989年和王素娟等 1990年 、Gall等 1993年用机械或
酶解方法获得单细胞或原生质体后 ,在一定条件下培
养 , 得到了与本实验相似的结果 , 即经过形成无性孢
子或细胞直接萌发的方式产生叶状体苗 。这可以看成
是细胞全能性在紫菜叶状体上的表现。
表 3 不同温度下切块的出苗情况
Tab.3 Seedling regeneration from excised fragments of Porphyra yezoensis thalli in deferent demperation
培养水温
(℃)
出苗情况
26 43 原温度下培养 26 d后转入 17 ℃再培养 17 d
10 仍为营养细胞 仍为营养细胞
12 仍为营养细胞 仍为营养细胞
15 仍为营养细胞 正常苗
17 有单孢子形成 正常苗
20 有单孢子和细胞团 正常苗 、畸形苗 ,原切块有细胞团 正常苗
23 有细胞团 正常苗 、畸形苗 ,原切块有细胞团 正常苗
25 有细胞团 切块变绿 ,未见细胞结构 正常苗
研究报告 REPORTS
海洋科学/2000年/第 24卷/第 6期42
研究报告 REPORTS
GENERATION OF Porphyra yezoensis FROM EXCISED
FRAGMENT
MEI Jun-xue FEI Xiu-geng
(Institute of Oceanology , Chinese Academy of Sciences , Qingdao , 266071)
Received:Aug.25, 1999
Key Words:Porphyra yezoensis , Excised fragment , Seedlings regeneration
Abstract
Seedlings regenerated from excised tissue of Porphyra yezoensis is a potential resources for the seaweed production.
图 2 条斑紫菜叶状体上不同区域的细胞和它们生成的苗
Fig.2 Cells in deferent parts of Porphyra yezoensis thalli and
the seedlings they generated
a区域 II中的不规则型细胞 ,胞基基质较厚;
b 区域 III中的细胞排列较紧密;
c区域 IV中的圆型细胞 ,胞间基质较厚;
d 切块上生出的苗。
一般认为 , 与高等植物相比 , 紫菜等藻类植物没
有真正的组织分化 ,所有细胞都具有营养和生殖等整
个植株的所有功能 。但周百成等 1966年发现在同一
条斑紫菜藻体中 , 不同部位不仅色素含量不同 , 组成
不一样 ,光合作用性能上也有差异 。最近的研究也表
明 ,紫菜叶状体上不同部位的营养细胞不仅在形态上
不同 , 分化和发育水平也有差异 。Kaska , Polne-Fuller
和 Gibor在 1984年证实了紫菜叶状体不同部位的细
胞在形态 、对分解细胞壁酶的敏感性 、原生质体再生
苗的比率上的差别 。Polne-Fuller and Gibor 1988年还报
道了不同部位营养组织细胞外多糖的差异 ,并认为可
用胞外多糖的特异性来区别不同区域细胞 。本实验也
证明同一藻体不同部位的离体组织出苗情况不同 。根
据 2.2的结果 , 区域 IV中的近圆形细胞较易形成叶
状体苗 。在自然条件下 ,紫菜叶状体的有性生殖细胞
区域(即果孢子囊群和精子囊群)不断由上向下 、由外
向内延伸 , 因此推测区域 II和 III中的营养细胞也会
逐渐变成区域 IV中的那种近圆形细胞 , 最后转化成
果孢子或精子囊 。在过去的试验中作者也观察到区域
II和 III切块中的营养细胞也是先变圆再成苗 , 说明
营养细胞无论是形成有性生殖细胞还是无性生殖细
胞都要经历变圆这一阶段 ,圆细胞期是决定细胞分化
方向的关键时期 。如果在这时将组织或细胞甚至原生
质体离体培养 ,则其中会有许多细胞经过一系列变化
形成叶状体苗;如果这些组织或细胞的空间位置没有
变化和变化达不到一定程度 (如在大于 5 mm×5 mm
的切块中),则不会出现这种情况 。相对位置的变化肯
定不是影响近圆形细胞分化方向的唯一因素 ,其他因
素是什么以及如何产生影响还需要进一步研究 。
2.4表明温度对细胞的生长发育具有非常大的
影响 , 条斑紫菜叶状体对于 20 ～ 25 ℃的较高温度具
有一定的忍受力 , 在这样的高温下 , 虽然细胞进行非
常规分裂 , 但仍不丧失活性 , 待温度降到合适的水平
仍会正常出苗生长 ,这可以认为是一种忍耐高温的形
式 。
从以上的试验结果看 , 用离体组织切块法采苗
时 ,应取圆细胞较多的个体 ,切块应尽量小 ,适度的干
出或是使组织块漂浮于水面利于早出苗 、多出苗 , 出
苗的适宜温度是 15 ～ 17 ℃。
主要参考文献
1 梅俊学、费修绠。海洋科学 , 1999, 4:66～ 68
STUDY ON SEEDLINGS RE-
Marine Sciences/Vol.24, No.6/2000 43
黄河三角洲海区 2010年潮波分布特征的数值预测*
郝 琰 乐肯堂 刘兴泉
(中国科学院海洋研究所 青岛 266071)
提要 利用二维非线性数值模式 , 对三角洲邻近海域的潮汐潮流进行了模拟 , 并根据 2010
年黄河三角洲的预测岸线 , 预测了该海区 2010年各主要分潮的分布特征以及最大可能流速
分布 。数值预测的结果显示 2010年黄河口附近海区的潮波分布与目前相比将不会有显著变
化 。
关键词 黄河三角洲海区 ,潮波分布特征 ,数值预测
黄河以水少沙多著称 。黄河径流每年携带大量泥
沙入海 , 泥沙淤积形成大片拦门沙 , 致使黄河三角洲
不断向海域推进 ,因而导致其滨海大陆架区的潮波运
动也有较明显的年际变化 。由于黄河三角洲地区水产
资源丰富 ,又是胜利油田的所在地 ,因此 ,预测该海区
未来几年潮波运动的变化趋势对该地区经济发展规
划具有重要意义 。
本文根据黄河水利委员会山东水文水资源局和
山东省水利科学研究院联合绘制的“黄河三角洲海岸
线变迁及预测图” ① , 对 2010年黄河三角洲海区的潮
汐潮流特征值进行了数值预测 。同时 ,在乐肯堂等[1 ,2 ]
的工作基础上 ,本文还模拟了 1976 、1988和 1992年的
潮汐潮流场 ,分析了近几十年来黄河三角洲地区潮波
运动的发展趋势 。
1 岸线及水深场的确定
1.1 岸线的确定
黄河水利委员会山东水文水资源局和山东省水
利科学研究院根据利津站多年实测输沙量和 1976 ～
1992年沙嘴淤积延伸的面积及长度 ,考虑到近些年的
水土保持效益 、减沙效益和 1996年小改道以及河口
流路规划中的北汊 1改道等因素 , 采用地貌模拟方
法 ,绘制了“黄河三角洲海岸线变迁及预测图” 。
1.2 水深场的确定
以 “黄河三角洲海岸线变迁及预测图” 和 1992
年实测水深图为基础 , 根据外海 20 m水深线以外深
度不变的原则 , 将 1992年水深场进行内插和规律外
推 ,作为 2010年的水深场 。
2 数值计算模式
2.1 基本方程
* 中国科学院重点资助项目 KZ952-S1-424号和山东省科
委软办资助项目 971-8-招;中国科学院海洋研究所调查
研究报告第 3848号。
① 庞家珍等 , 1998,黄河三角洲岸线变化及其发展趋势(内
部报告)
收稿日期:1999-09-10;修回日期:1999-11-20
Several factors affecting the seedlings production were studied , that is , temperature , position of the fragments in the
thalli , and size of the fragments.The result showed that the fragments regenerated seedlings at 15-22 ℃.At 25 ℃ the
tissue cells divided irregularly and produced red cell-clumps which did not regenerate seedlings until they were cultured at
lower temperature (17 ℃)for 2 weeks.The time needed for seedlings production varied depending on the size and original
position of the fragments in the blade.Small fragments (1 mm×1mm , 2 mm×2mm and 3 mm×3 mm)regenerated
sooner than big ones(5 mm×5mm and 10 mm×10mm).The tissue from near the reproductive area needed less time for
seedlings regenerating than that from just above the holdfast. (本文编辑:张培新)
研究报告 REPORTS