全 文 :第39卷第2期
2016年6月
辽宁师范大学学报(自然科学版)
Journal of Liaoning Normal University(Natural Science Edition)
Vol.39 No.2
Jun. 2016
文章编号:1000-1735(2016)02-0236-05
DOI:10.11679/lsxblk2016020236
温度及光照强度对日本角叉菜(Chondrus nipponicus Yendo)
果孢子放散与附着的影响
王宏伟, 周汝金, 姜 朋
(辽宁师范大学 生命科学学院,辽宁 大连 116081)
摘 要:以日本角叉菜(Chondrus nipponicus Yendo)成熟雌配子体为材料,在实验室条
件下,研究了不同温度和光照强度对其果孢子放散与附着的影响.结果表明:温度和光照
强度对果孢子的放散附着均有显著影响,温度为15℃、光照强度为50μmol/(m
2·s)
时,果孢子放散附着量最大,温度低于8℃或高于22℃、光照强度低于30μmol/(m
2·s)或
高于80μmol/(m
2·s)时,果孢子的放散附着受到明显抑制.
关键词:日本角叉菜;果孢子;放散;附着
中图分类号:Q949.29 文献标识码:A
收稿日期:2016-03-20
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31270251)
作者简介:王宏伟(1963- ),男(满族),辽宁北镇人,辽宁师范大学教授,博士.
日本角叉菜(Chondrus nipponicus Yendo)隶属于红藻门(Rhodophyta)、杉藻目(Gigartinales)、杉
藻科(Gigartinaceae)、角叉菜属(Chondrus Stackhouse).藻体直立,单生或丛生,扁平叶状,基部具不规
则盘状固着器;藻体高5~9cm,宽0.5~2cm,不规则叉状分枝,边缘生有许多小育枝;藻体暗紫红色,
有时略带绿;软骨质.日本角叉菜的生活史是由单倍的雌雄配子体和双倍的四分孢子体以及果孢子体
(囊果)组成.雌雄配子体和四分孢子体形态特征一致,果孢子体(囊果)寄生在雌配子体上,属于典型的
同型世代交替.主要生长在中潮带下部、低潮带的石沼中或岩石上.在我国的山东青岛、辽宁大连等地
均有分布(图1)[1].
图1 日本角叉菜生境和藻体形态
Fig.1 Habitat and external morphology of C.nipponicus Yendo
(a)日本角叉菜野外生境;(b)藻体形态
第2期 王宏伟等: 温度及光照强度对日本角叉菜(Chondrus nipponicus Yendo)果孢子放散与附着的影响 237
角叉菜属(Chondrus Stackhouse)的很多种藻类具有较高的经济价值,含有丰富的卡拉胶[2],是食
品和医药的重要原材料[3-4],相信日本角叉菜也具有相同的经济价值.目前,对日本角叉菜的研究相对
较少,仅限于对其生活史的描述[5]、个体生态学研究[6]和基因序列的分析[7-9]等.而有关环境因子对日
本角叉菜孢子放散和附着的影响却未见报道.笔者以日本角叉菜雌配子体上寄生的囊果中放散的果孢
子为材料,探讨不同温度和光照强度条件对其放散和附着的影响,明确日本角叉菜果孢子放散与附着
的适宜条件,以期为日本角叉菜的早期发育、人工育苗和养殖以及资源的可持续开发利用提供理论依
据和技术支撑.
1 材料与方法
1.1 材料采集与预处理
实验用日本角叉菜雌配子体于2014年11月7日采自辽宁省大连市黑石礁的低潮带石沼中,置于
盛有海水的保温箱中,带回实验室.实验用海水取自黑石礁海域的天然海水,经过滤、灭菌后用于实验.
藻体先用灭菌海水反复冲洗,在解剖镜下用解剖针和软毛刷去除藻体表面附着物,再使用灭菌的
海水将其冲洗数次.将处理后的雌配子体暂养于已灭菌的海水中,培养条件为温度15℃,光照强度
50μmol/(m
2·s),光照周期为L∶D=12∶12.
1.2 果孢子放散附着条件的设置
温度实验:温度分别设置4、8、12、15、18、22、30℃7个梯度(每个梯度设置3个平行样),光照强度
50μmol/(m
2·s),光照周期L∶D=12∶12.
光照强度实验:光照强度分别设置10、30、50、80、120、150μmol/(m
2·s)6个梯度(每个梯度设置
3个平行样),温度为15℃,光照周期L∶D=12∶12.
1.3 实验方法
实验用玻璃缸(20cm×10cm×10cm)灭菌后并编码,铺满已灭菌的载玻片,用灭菌海水将带有成
熟囊果的日本角叉菜雌配子体冲洗干净,每个玻璃缸中放入2g后再分别装入500mL灭菌海水,置于
预先设置好培养条件的培养箱内,开始计时.分别在放散附着后的6、12、24和36h时将载玻片取出,
用灭菌海水轻微冲去附着不牢固的果孢子,放在10×10倍光学显微镜(Nikon 216987)下观察,随机选
取10个视野(视野半径r=0.85mm),记录观察到的孢子数,取平均值A.果孢子放散附着密度的计算
公式为:
果孢子放散附着量(个/mm2)=A/(3.14×r2).
2 结 果
2.1 温度对果孢子放散附着的影响
图2所示,对不同温度条件下果孢子放散附着情况进行观察.果孢子放散附着量差距明显,放散附
着36h后,温度为15℃时的放散附着量最大(图2a),温度为22℃时的放散附着量较小(图2b),温度
为4℃时的放散附着量最小(图2c).放散附着量统计后见图3.温度4~22℃范围内的果孢子均能完
成放散附着,温度为15℃时放散附着量达到最大值,放散12h后达到26.4个/mm2,36h后达到
49.8个/mm2;温度为12和18℃时放散附着量较大,放散36h后分别为31.3和34.1个/mm2;温度
为4~8℃时,受低温胁迫,果孢子放散附着量较小;温度为30℃时,果孢子受高温胁迫,不放散附着.
方差分析显示,12~18℃时果孢子放散量无显著性差异(P>0.05),说明适宜果孢子放散温度为12~
18℃,而最适放散温度为15℃.
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图2 不同温度下果孢子放散情况比较
Fig.2 Comparison of different temperature on carpospores
releasing and attachment of C.nipponicus Yendo
(a)15℃下果孢子放散36h;(b)22℃下果孢子放散36h;(c)4℃下果孢子放散36h
图3 温度对日本角叉菜果孢子放散附着的影响
Fig.3 Effect of temperature on carpospores releasing and
attachment of C.nipponicus Yendo
2.2 光照强度对果孢子放散附着的影响
图4所示,在光照强度影响日本角叉菜果孢子放散附着的实验中,各光照强度条件下果孢子均能
完成放散附着.放散附着36h后,光照强度为50μmol/(m
2·s)时放散附着量最大(图4a),光照强度
为120μmol/(m
2·s)时放散附着量较小(图4b),光照强度为150μmol/(m
2·s)时放散附着量最小
(图4c).放散附着量统计后见图5.光照强度为30、50和80μmol/(m
2·s)时,放散附着量较大,影响果
孢子放散量趋势为50μmol/(m
2·s)>80μmol/(m
2·s)>30μmol/(m
2·s);光照强度为10、120和
150μmol/(m
2·s)时,果孢子放散量较小,高光强和低光强均抑制其放散附着.
图4 不同光强下果孢子放散情况比较
Fig.4 Comparison of different irradiance on carpospores releasing and attachment
of C.nipponicus Yendo
(a)50μmol/(m
2·s)下果孢子放散附着36h;(b)80μmol/(m
2·s)下果孢子放散附着36h;
(c)150μmol/(m
2·s)下果孢子放散附着36h
第2期 王宏伟等: 温度及光照强度对日本角叉菜(Chondrus nipponicus Yendo)果孢子放散与附着的影响 239
图5 光照强度对日本角叉菜果孢子放散的影响
Fig.5 Effect of irradiance on carpospores releasing and attachment
of C.nipponicus Yendo
3 讨 论
温度是影响红藻孢子放散附着的重要环境因子,许多研究结果都证明了这一点[10-11].通过研究温
度对日本角叉菜果孢子放散附着的影响,发现其完成放散附着的最适温度为15℃.不同红藻孢子的最
适放散附着温度各不相同,如长紫菜(Pyropia dentate Kjelm)壳孢子的附着适温范围为14~
22℃[12],舌状蜈蚣藻(Grateloupia livida (Harv.)Yamada)和海柏(Polyopes polyideoides Okamu-
ra)果孢子最适放散附着温度分别为20和18℃[13-14].研究发现,高温明显影响日本角叉菜果孢子的放
散附着,22℃时放散附着受到明显抑制,30℃无法放散附着;低温时(8℃以下)同样受到明显抑制,
12~18℃时放散附着效果较好,说明温度是制约日本角叉菜果孢子放散附着的一个主要条件.在对自
然水域中采集到的日本角叉菜雌配子进行鉴别,发现囊果出现在9月份至次年的3月份,但在10月中
旬到11月中旬时雌配子体上成熟囊果含量最多,明显高于其他月份.在10月中旬到11月中旬测量到
大连海水平均温度分别为17.8和13.2℃,这个温度范围与我们得出12~18℃为其放散附着适宜温
度范围完全吻合,这说明在适宜温度范围内囊果大量成熟、果孢子集中放散附着是日本角叉菜对此温
度的适应.
光照强度同样影响红藻果孢子的放散附着,很多研究支持这一结果[15-17].研究发现日本角叉菜果
孢子放散附着的最适光照强度为50μmol/(m
2·s),这与其他红藻孢子放散的适宜光强有所差异,舌
状蜈蚣藻(G.livida (Harv.)Yamada)孢子附着的最适光强为 60μmol/(m
2·s)[13],叶江蓠
(Gracilaria foliiferaf.aeruginosa(Turner)Brgesen)和隅江蓠(G.corneaJ.Agardh)果孢子放散
附着的最适光照强度分别为0~8和10~25μmol/(m
2·s)[18-19],不同红藻适宜不同的生长条件,因此
孢子在放散附着时的最适光强各不相同.笔者在实验室条件下发现,光照强度对日本角叉菜果孢子的
放散附着影响显著,光照强度30~80μmol/(m
2·s)下的放散附着量明显优于其他光照条件,高光强
和低光强下的放散附着量均较小且无显著性差异.有研究认为孢子的放散附着受到孢子自身活力的影
响[17,20],日本角叉菜果孢子这种附着活力很可能与光照强度的刺激有关.适宜光强下的果孢子活力
强,因而放散附着量大.自然环境下,日本角叉菜孢子放散集中在10月中旬到11月中旬,接受光强已
明显弱于夏季,因此,低光照50μmol/(m
2·s)适宜果孢子完成放散附着.
本实验初步探究结果可知,日本角叉菜果孢子在温度12~18℃、光照强度30~80μmol/(m
2·s)
范围内放散附着量较大,果孢子放散附着的最适条件为温度15℃、光照强度50μmol/(m
2·s).
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Effect of temperature and light intensity on the release and attachment of carpospores
of Chondrus nipponicus Yendo
WANG Hongwei, ZHOU Rujin, JIANG Peng
(Colege of Life Science,Liaoning Normal University,Dalian 116081,China)
Abstract:We investigated the effects of temperature and light intensity on the release and attachment
of carpospores of Chondrus nipponicus Yendo in laboratory.Results indicated the release and attach-
ment of carpospores of C.nipponicus Yendo was significantly affected by temperature and light inten-
sity,and the maximum number of carpospores released and attachment was observed at 15℃and
50μmol/(m
2·s).The release and attachment of carpospores was repressed at 4~8and 22~30℃,
as wel as the low light intensity and high light intensity.
Key words:Chondrus nipponicus Yendo;carpospore;release;attachment