全 文 ：第 27 卷第 1 期 大 连 海 洋 大 学 学 报 Vol． 27 No． 1
2 0 1 2 年 2 月 JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY Feb ． 2 0 1 2
文章编号:2095 － 1388(2012)01 － 0027 － 05
角叉菜对两种赤潮微藻的克生作用
李博1，蔡恒江1、2，刘长发1、2
(1． 大连海洋大学 海洋科技与环境学院，辽宁 大连 116023;2． 辽宁省高校近岸海洋环境科学与技术重点实验室，辽宁 大连 116023)
摘要:采用共培养的方法，研究了角叉菜 Chondrus ocellatus新鲜组织、干粉末、水溶性抽提液和培养水的
过滤液对米氏凯伦藻 Karenia mikimotoi和微小原甲藻 Prorocentrum minimum的克生效应。结果表明:新鲜角
叉菜、干粉末及水溶性抽提液对米氏凯伦藻和微小原甲藻的生长具有显著的抑制作用 (P ＜ 0. 05) ，且新鲜
组织和干粉末在较高浓度下对赤潮微藻的生长具有致死效应;采用一次性及半连续培养方式时，角叉菜的
培养水过滤液对微小原甲藻的生长具有显著的抑制效应 (P ＜ 0. 05) ，而采用一次性添加方式时，角叉菜的
培养水过滤液对米氏凯伦藻的生长没有显著的抑制作用 (P ＞ 0. 05) ，但采用半连续添加方式时，米氏凯伦
藻的生长受到了显著抑制 (P ＜ 0. 05) ，表明角叉菜分泌了非常容易降解的克生物质。
关键词:角叉菜;米氏凯伦藻;微小原甲藻;克生作用
中图分类号:X55 文献标志码:A
赤潮是全球性的海洋生态灾害。20 世纪以来，
随着海洋污染和富营养化的日趋加重，世界各地沿
海赤潮频繁爆发，且引发赤潮的微藻种类越来越
多，赤潮影响的区域面积也越来越大，尤其在亚洲
赤潮频发现象更为严重［1］。由于赤潮生消过程及
其物理、化学和生态学过程相互作用的复杂性，目
前还没有非常理想的治理方法。利用海洋环境中的
生物因子进行赤潮的防控已引起人们的重视［2 － 3］，
其中利用大型海藻与微藻间的相互作用来预防或控
制赤潮是一个新的研究方向［4］。
在水域生态系统中，大型海藻和微藻之间存在
着“拮抗”关系［5 － 7］。大型海藻与海洋微藻同处
于海洋生态系统初级生产者的地位，生态位高度重
叠，与微藻竞争营养、光照和生长空间等。大型海
藻不仅能够净化水质，还能与赤潮微藻进行营养竞
争，防止赤潮微藻的爆发性繁殖与增长［8］。当光
照和营养盐充足时，大型海藻对浮游藻类有明显的
生化抑制效应，大型海藻能够向环境中释放相生相
克类化合物，抑制赤潮微藻的生长［9 － 10］。
本研究中，作者采用室内模拟试验方法，研究
了角叉菜对两种赤潮微藻的克生作用，以期为赤潮
防控提供参考资料。
1 材料与方法
1. 1 材料
米氏凯伦藻 Karenia mikimotoi 和微小原甲藻
Prorocentrum minimum由中国海洋大学微藻培养中
心提供，两种藻均属赤潮藻种。
大型海藻角叉菜 Chondrus ocellatus 采集于大连
市黑石礁海域，将角叉菜表面的杂藻去除，用蒸馏
水洗去泥沙及其它附着物，再用灭菌海水漂洗 3 ～
4 次，预培养于 f /2 培养液中［11］。
1. 2 方法
1. 2. 1 培养方法和条件 天然海水采自大连市黑
石礁海域，经过脱脂棉过滤、灭菌，冷却至室温，
用玻璃纤维素膜 (0. 45 μm 孔径)过滤除去颗粒物
质，将 pH和盐度分别调至 8. 5 和 30。培养液采用
f /2 营养盐配方，培养温度为 (20 ± 1)℃，光照强
度为 3 000 lx，光暗周期为 12 h∶ 12 h。用于微藻培
养的 300 mL三角瓶预先用 1 mol /L 的盐酸浸泡 24
h，用灭菌海水冲洗干净后待用。
以下所有试验中，每个三角瓶中均加入 150
mL f /2 培养液，每个试验设 3 个平行组。试验共
收稿日期:2011 － 03 － 08
基金项目:海洋公益性行业科研专项 (200805069) ;辽宁省博士启动基金资助项目 (20081076) ;辽宁省教育厅高校科研项目
(2009A174) ;大连海洋大学引进人才科研启动项目 (015636)
作者简介:李博 (1986 －) ，男，硕士研究生。E － mail:birdy102@ 163. com
通信作者:蔡恒江 (1978 －) ，男，博士，副教授。E － mail:caihj@ dlou. edu. cn
DOI:10.16535/j.cnki.dlhyxb.2012.01.001
进行 12 d，每天从培养瓶中定时采样 1 mL，观察
微藻细胞密度的变化。取样后每个培养瓶中再加入
f /2 营养盐，以弥补营养盐的不足［12］。
1. 2. 2 新鲜角叉菜对两种有害赤潮微藻的作用试
验 将处于指数生长期的米氏凯伦藻和微小原甲藻
分别与不同含量的新鲜角叉菜共同培养于 300 mL
三角烧瓶中，两种微藻的起始密度均为 1 × 104
个 /mL，每个瓶中新鲜角叉菜的含量分别设置为 0
(对照)、0. 333、0. 667、1. 333、2. 667 g /L。
1. 2. 3 角叉菜干粉末对两种有害赤潮微藻的作用
试验 将新鲜的角叉菜在室温下完全干燥 7 d，然
后用研钵研磨成粉末。将处于指数生长期的米氏凯
伦藻和微小原甲藻分别与不同含量的角叉菜干粉末
共同培养于 300 mL 三角烧瓶中，两种微藻的起始
密度均为 1 × 104 个 /mL，每个瓶中角叉菜干粉末
的初始含量分别设置为 0 (对照)、0. 167、0. 333、
0. 667、1. 333 g /L。
1. 2. 4 不同浓度的角叉菜水溶性抽提液对两种有
害赤潮微藻的作用试验 取新鲜角叉菜 10 g，加入
少许蒸馏水研磨成浆，以 3 000 r /min离心 15 min。
取上清液，用海水定容至 50 mL，以此液为母液，
用海水将其分别稀释为系列梯度浓度:0 (对照)、
0. 667、1. 333、2. 667、5. 333 g /L，将两种有害赤
潮微藻立即分别接种于不同浓度梯度的水溶性抽提
液中。
1. 2. 5 角叉菜培养水过滤液对两种有害赤潮微藻
的作用试验
1)一次性培养 在每升 f /2 培养液中加入 80
g /L的新鲜角叉菜，培养 7 d 后，移去新鲜角叉
菜，将培养液经玻璃纤维素滤膜 (0. 22 μm)过
滤，以消除滤液中的细菌。将两种有害赤潮微藻立
即分别接种于上述培养角叉菜的过滤液中，并适量
添加 f /2 培养液。以在过滤的 f /2 培养液中培养两
种有害赤潮微藻作为对照。
2)半连续培养 按照上述方法将两种有害赤
潮微藻分别接种于角叉菜培养液的过滤液中，每天
将每个培养瓶中的 150 mL 培养液移出 30 mL，再
重新加入 30 mL角叉菜培养液的过滤液，对照组每
天续加 30 mL f /2 培养液。
1. 2. 6 微藻细胞密度的测定 微藻用 Lugol 碘液
固定，采用平板计数法，在 Olympus双筒显微镜下
进行细胞计数。
1. 3 数据处理
试验数据均采用 SPSS 11. 0 进行统计分析。
2 结果
2. 1 新鲜角叉菜对两种有害赤潮微藻的作用
从图 1 可见，新鲜角叉菜对米氏凯伦藻和微小
原甲藻的生长有明显的抑制作用，且随着新鲜角叉
菜含量的增加，抑制作用愈加明显。当新鲜角叉菜
含量为 2. 667 g /L时，微小原甲藻细胞在第 8 天被
完全杀灭;而米氏凯伦藻在试验过程中并未完全被
杀灭。
图 1 与新鲜角叉菜共培养时米氏凯伦藻、微小原甲藻的生长曲线
Fig. 1 Growth curves of K. mikimotoi，and P. minimum coexistence with fresh tissues of C. ocellatus
2. 2 角叉菜干粉末对两种有害赤潮微藻的作用
从图 2 可见，角叉菜干粉末对米氏凯伦藻和微
小原甲藻的生长也有明显的抑制作用。当角叉菜干
粉末浓度为 0. 667、1. 333 g /L时，米氏凯伦藻第 4
天全部死亡;当角叉菜干粉末浓度为 1. 333 g /L
82 大 连 海 洋 大 学 学 报 第 27 卷
时，微小原甲藻细胞第 2 天就全部死亡，角叉菜干
粉末浓度为 0. 333、0. 667 g /L 时，微小原甲藻细
胞在第 4 天全部死亡。
图 2 与角叉菜干粉末共培养时米氏凯伦藻、微小原甲藻的生长曲线
Fig. 2 Growth curves of K. mikimotoi，and P. minimum coexistence with dry powder of C. ocellatus
2. 3 角叉菜水溶性抽提液对两种有害赤潮微藻的
作用
从图 3 可见:较高浓度的角叉菜水溶性抽提液
对米氏凯伦藻和微小原甲藻的生长有明显的抑制作
用，其中米氏凯伦藻的生长受到了明显的影响，且
抑制作用随角叉菜水溶性抽提液浓度的升高而加
强;较低浓度的角叉菜水溶性抽提液 (0. 667、
1. 333 g /L)对微小原甲藻的生长有明显的促进作
用，较高浓度的角叉菜水溶性抽提液 (2. 667、
5. 333 g /L)则能明显地抑制该藻的生长。
图 3 与角叉菜水溶性抽提液共培养时米氏凯伦藻、微小原甲藻的生长曲线
Fig. 3 Growth curves of K. mikimotoi，and P. minimum coexistence with aqueous extracts of C. ocellatus
2. 4 一次性和半连续添加角叉菜培养水过滤液对
两种赤潮微藻的作用
图 4 为角叉菜培养水过滤液在一次性和半连续
添加方式下对米氏凯伦藻和微小原甲藻的作用结
果。从图 4 可见:在一次性添加方式下，角叉菜的
培养水过滤液对米氏凯伦藻的生长没有显著的抑制
作用 (P ＞ 0. 05) ，但在半连续添加方式下，米氏
凯伦藻的生长受到了显著抑制 (P ＜ 0. 05) ;而对
于微小原甲藻，无论在一次性还是在半连续添加方
式下，角叉菜培养水过滤液对该藻的生长都有显著
的抑制作用 (P ＜ 0. 05)。
3 讨论
3. 1 角叉菜克生赤潮微藻生长的可能机制
植物间的相生相克作用是指一种植物通过向环
境中分泌化合物而影响其它生物生长的现象［13］。
Hogetsu等［14］的研究发现，大型海藻分泌的相生相
克类化合物能够抑制其它藻类的生长，并首次提出
利用大型海藻的克生作用来控制微藻生长的观点;
Keating［15］的研究证明，相生相克类化合物能够明
显抑制浮游植物的演替;Jin等［10］的研究认为，石
92第 1 期 李博，等:角叉菜对两种赤潮微藻的克生作用
图 4 在一次性和半连续角叉菜培养水过滤液添加方式下米氏凯伦藻、微小原甲藻的生长曲线
Fig. 4 Growth curves of K. mikimotoi，and P. minimum under initial or semi － continuous culture medifiltrate supplemen-
ted with C. ocellatus
莼分泌的一些相生相克类化合物能抑制共培养体系
中赤潮异弯藻和塔玛亚历山大藻的生长。另一方
面，大型海藻能够通过对周围环境中营养物质的竞
争性吸收来抑制其它藻类的生长［8］。本试验中每
天都补充营养盐，以弥补营养盐不足带来的影响。
角叉菜的新鲜组织和干粉末对米氏凯伦藻和微
小原甲藻的生长均有明显的抑制作用，在较高的浓
度下还能完全杀死藻细胞。Nakai 等［2］的研究发
现，大型海藻 Myriophyllum spicatum 能够持续向环
境中分泌一种不稳定的、对蓝藻生长具有抑制作用
的相生相克类化合物。本试验结果表明，角叉菜水
溶性抽提液对两种赤潮微藻的生长皆有抑制作用，
且抑制作用随角叉菜浓度的升高而加强。这表明角
叉菜组织中具有抑制赤潮微藻生长的克生物质，进
一步证明克生物质的存在是角叉菜对赤潮微藻产生
克生效应的主要方式之一。角叉菜培养水过滤液在
一次性培养方式下对米氏凯伦藻的生长没有显著影
响，而在半连续培养方式下有显著的影响，可以推
断角叉菜分泌了非常容易降解的克生物质，并且大
型海藻活体组织里克生物质的连续分泌是有效抑制
赤潮微藻生长的关键。另外，Gross 等［4］的研究认
为，相生相克类化合物是通过细胞间的直接接触传
递至目标生物的，而本试验结果与上述结果不同。
因为角叉菜能够直接将相生相克类化合物分泌到周
围环境中，因此，角叉菜对赤潮微藻产生的克生作
用并不是通过细胞间的直接接触实现的。
3. 2 角叉菜在赤潮防治中的作用
大型海藻能够产生或向周围环境中分泌化学物
质，从而抑制环境中浮游生物的生长，它是海藻的
一种有效的防御机制，能够确保其在与其它光合作
用植物的竞争中保持优势。如 Gross 等［4］曾经报
道，大型海藻能够向周围水体中分泌多酚类物质，
这种物质能强烈抑制水体中蓝细菌的生长;Van
等［16］的研究表明，Ceratophyllum demersum 通过分
泌相生相克类化合物来抑制水体中一些附生植物和
浮游植物的生长;Jasser［17］研究发现，C. demersum
能够分泌相对分子质量为 3 000 左右的化合物，这
种化合物能够抑制水体中蓝细菌的生长，从而改变
了水体中浮游植物的优势种群结构;Jeong 等［9］的
研究结果也表明，海藻 Corallina pilulifera 可以通过
分泌相生相克类化合物杀灭共培养体系中的赤潮微
藻;孔石莼所分泌的相生相克类化合物同样能明显
抑制与之共培养的 8 种微藻［18］。这些研究都表明，
大型海藻可能是一种潜在的生物调控因子，它能在
赤潮的防控中发挥重要作用。
角叉菜分泌或产生的相生相克类化合物能够影
响或杀灭共培养体系中的赤潮微藻，这种特性使得
其可能在赤潮的调控方面具有重要作用。但是，角
叉菜是一种潮间带生物，而赤潮一般发生在远离海
岸带的地方，因此角叉菜不能被直接引入到特定水
域中进行赤潮的防控。本试验结果显示，角叉菜所
分泌或产生的活性物质同样具有杀藻作用，因此，
可以将提取、纯化后的活性物质用于杀灭赤潮微
藻，但其用量或潜在的生态效应还有待进一步研
究。
03 大 连 海 洋 大 学 学 报 第 27 卷
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Allelopathic effect of sea weed Chondrus ocellatus on algae
Karenia mikimotoi and Prorocentrum minimum
LI Bo1，CAI Heng-jiang1，2，LIU Chang-fa1，2
(1． College of Marine Science and Environment，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China;2． Key Laboratory of Nearshore Marine Environ-
mental Research，Dalian 116023，China)
Abstract:The allelopathic effect of fresh tissue，dry powder，culture filtrate water，and water － soluble extract of
sea weed Chondrus ocellatus on the growth of algae Karenia mikimotoi and Prorocentrum minimum was studied using
co － culture method． The results showed that fresh tissue，dry powder and water － soluble extract of the sea weed
had significant inhibition on the growth of the algae，and the fresh tissue，and dry powder had lethal effect on the al-
gae at a higher concentration． Under a one － time and semi － continuous culture，the sea weed had significant inhib-
itory effect on the growth of P． minimum． There was no significant (P ＞ 0． 05)inhibitory effect on the growth of K．
mikimotoi in the cultivation liquid water filtration of the sea weed in the one － time mode supplemented once． In the
semi － continuous mode supplementation，the growth of K． mikimotoi was found to be significant inhibition (P ＜
0． 05) ，indicating that the sea weed produces the degradable allelochemicals．
Key words:Chondrus ocellatus;Karenia mikimotoi;Prorocentrum minimum;allelopathic effect
13第 1 期 李博，等:角叉菜对两种赤潮微藻的克生作用