全 文 ：我国东南沿海亚历山大藻休眠孢囊的
分布和萌发研究*
顾海峰1* * 蓝东兆1 方 琦1 王宗灵2 蔡 锋1
( 1 国家海洋局第三海洋研究所, 厦门 361005; 2 国家海洋局第一海洋研究所, 青岛 266061 )
摘要 对 4 个海域的塔玛亚历山大藻( A lexandr ium tamar ense)和链状亚历山大藻( A . catenella)休眠孢
囊的分布及萌发进行了研究. 结果表明,厦门港仅在X1和 X2 站位有分布, 且密度很小( 0. 4 个!g - 1) ;广西
只在 G2 站位有发现,密度较少( 2. 5 个!g- 1泥样) . 闽江口有 3个站位有分布, M4 站位的4~ 6cm 层密度最
大, 达到 6 个!g- 1泥样;长江口的孢囊分布广、密度大, DG26 站位的 8~ 10cm 层孢囊密度达到了 23. 2 个!
g- 1泥样.孢囊的分布与沉积物底质类型、沉积速率、海流都有一定的关系.光照对孢囊萌发没有影响, 温度
升高导致萌发率和存活率均增大, 而萌发时间缩短;在低氧条件下( 0. 01mg O2 L - 1) , 孢囊萌发率为 0. 亚
历山大藻孢囊在合适的环境条件下终年都会萌发.
关键词 东南沿海 亚历山大藻 孢囊 分布 萌发
文章编号 1001- 9332( 2003) 07- 1147- 04 中图分类号 948. 8 文献标识码 A
Distribution and germination of Alexandrium sp. cysts in coastal areas of Southeast China Sea. GU Haifeng1 ,
LAN Dongzhao1, FANG Qi1, WANG Zong lin2, CAI Feng1 ( 13rd I nstitute of Oceanography , SOA , X iamen ,
361005 China; 21st I ns titute of Oceanography , SOA , Qingdao 266003, China) . Chin. J . A pp l . Ecol . , 2003,
14( 7) : 1147~ 1150.
Studies on the distribution and germination of A lexandr ium sp. ( A . tamar ense+ A . catenella) cysts in coastal
areas of Southeast China showed that the cysts w ere only found at X1 and X2 of Xiamen Harbo r, w hose density
was quite low ( 0. 4 ind!g- 1 ) . In Guangxi, the cysts were found at G2 station, w ith a density of 2. 5 ind!g- 1 .
Ther e were cysts at three stations at M injiang R iver estuar y. The density reaches maximum value at 4 ~ 6cm
sediment of M4 station, up to 6 ind!g- 1 . In Changjiang River estuar y, the cysts distributed w idely and had the
largest densit y, up to 23. 2 ind!g - 1 at 8~ 10cm sediment o f DG26 station. The distribution of A lexandr ium
sp. cysts w as relevant to sediment type, sedimentation rate and cur rent. L ight had no effect on germination.
With increasing temperature, germination and surv ival rates also incr eased, w hile the germination time de
creased. Anox ia ( 0. 01mg O2!L - 1 ) inhibited germination completely. A lexandr ium sp. cysts could germinate
throughout t he year under favorable conditions.
Key words Coastal areas of Sout heast China, A lexandr ium sp. , Cysts, Distr ibut ion, Germination.
* 国家重点基础研究发展规划项目( 2001CB409702) 和福建省自然
科学基金重大资助项目( 2001F001) .
* * 通讯联系人.
2002- 12- 18收稿, 2003- 05- 28接受.
1 引 言
亚历山大藻属的两个种, 塔玛亚历山大藻
( Alexandr ium tamarense ) 和链状亚历山大藻 ( A .
catenel la) , 是产生麻痹性贝毒 ( paralyt ic shellfish
poisoning )、并引起赤潮的主要种[ 14] . 两者都产生椭
圆形的孢囊,只有通过萌发试验,观察它们的顶孔复
合体、第一顶板和纵沟板才能区别它们[ 13] . 休眠孢
囊是亚历山大藻生活史的一部分,在一定环境条件
诱导下,藻类细胞形成配子,互相结合, 形成游动的
合子( hypnozygotes) 并最终变成休眠孢囊沉降下
来[ 5]亚历山大藻孢囊广泛分布在欧洲、美洲、大洋
州和亚洲[ 6, 9, 23, 24] ,其中塔玛亚历山大藻的休眠孢
囊毒性比藻类还大[ 10] , 它们对水产养殖业, 特别是
贝类养殖,构成了严重的威胁.甲藻孢囊萌发受到内
部和外部条件控制, 内部条件是指孢囊必须经过一
定的休眠期,在休眠期内, 即使环境条件合适,孢囊
也不能萌发[ 2] ; 在度过休眠期后孢囊进入静止期,
当环境条件(温度、光强、光照时间、沉积物中的溶解
氧等)适宜时即开始萌发并回到水体中[ 1, 15] . 对有
些种类的孢囊, 萌发还受到生物钟的控制[ 4] . 研究
亚历山大藻的休眠孢囊萌发特性有助于了解可能发
生的有毒赤潮[ 5] . 亚历山大藻孢囊在我国的东海、
南海[ 19]均有发现, 黄海则发现过藻类细胞[ 16] ,并于
1996年在厦门[ 17]、2002年在舟山海域形成过赤潮.
我们首次对我国东南沿海的 4个海域沉积物中亚历
应 用 生 态 学 报 2003 年 7 月 第 14 卷 第 7 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jul. 2003, 14( 7)∀1147~ 1150
山大藻孢囊的分布特征及环境条件对其萌发的影响
进行了研究.
2 材料与方法
21 样品采集
采样站位见图 1. 样品于 2001 年 11 月至 2003年 2 月用
蚌式采泥器或柱状采泥器采集, 取表层 0~ 2 cm, 部分站位
分层取样(每 2cm 一层) , 密封、黑暗保存于 4#C 条件下.称量
5g 泥样,溶于 50ml灭菌海水,超声波处理( 100W , 2min) , 100
和 15m 筛绢过滤, 取大小在 15~ 100m 的样品在 10 ∃ 10
O lympus显微镜下鉴定、计数. 另外称量 5g 泥样, 60#C 下烘
干,计算泥样湿重与干重的比率(文中数据全部采用干重) .
图 1 各采样站位图
Fig. 1 Locat ion of diff erent sampl ing stations.
A:厦门港 Xiamen Habor, B:闽江口 Minjiang River estuary, C:长江口
Changjiang River estuary, D:广西 Guangxi.
22 孢囊萌发
96 孔细胞培养板的每孔加入 100lf/ 2 培养液, 吸取 10
~ 15 粒休眠孢囊, 每孔一个, 分别置于 9、12、15、18、21 % 1
& 的控温箱( 12h∀12h 光照∀黑暗、3000Lux) 中孵化; 另吸取
10~ 15 粒休眠孢囊, 每孔 1 个, 置于 20 % 1 & ,没有光照的
控温箱中孵化,每天观察萌发情况, 并统计数量,萌发后能存
活 2 d 就认为可以存活.
在 f/ 2 培养液中加入 1 mol!L- 1 Na2S 使最终浓度达到
30 mmol!L- 1 ,用 CaCO3 溶液调 pH 至 7. 5, 这样处理的 f/ 2
培养液中溶解氧可以降到 0. 01mgO2!L - 1[ 1] , 吸取 15 粒孢
囊加入装有上述培养液的 2ml 塑料管中, 密封, 置于 20 % 1
& 的控温箱 ( 12h∀12h 光照∀黑暗、3000Lux )中孵化,对照组
吸取 15 粒休眠孢囊加入装有 f/ 2 培养液的 2mL 塑料管中,
置于 20 % 1 & 的控温箱 ( 12h∀12h 光照∀黑暗、3000 Lux)中
孵化, 5 d 后统计活体孢囊和空壳孢囊的数量.
96 孔细胞培养板的每孔加入 100lf/ 2 培养液, 在长江
口 DG- 26 站位的 0~ 2、2~ 4、4~ 6、6~ 8 和 8~ 10cm 沉积
物中各分离 30 粒休眠孢囊;对 1、2、4、6、11月份采集的样品
各分离 30粒休眠孢囊,每孔 1 粒, 每 10 粒孢囊设为 1 组, 置
于 20% 1 & 的控温箱( 12h∀12h 光照∀黑暗、3000 Lux )中孵
化, 每天观察萌发情况,并统计数量.
3 结果与分析
31 孢囊分布
4个海域都发现了亚历山大藻的休眠孢囊, 外
形椭圆,长 35~ 55m ,宽 27~ 40m.厦门港只在九
龙江口的 2 个站位( X1 和 X2)发现亚历山大藻孢
囊,且数量很少, 只有 0. 4 个!g- 1, 分布在 0~ 6cm
层;闽江口亚历山大藻孢囊分布较广, 6个站位中的
3个 ( M 1、M4 和 M5)有发现, 最高数量出现在 M4
站位的 4~ 6cm 层, 达到了 6 个!g- 1;广西只在 G2
站位发现亚历山大藻孢囊,长江口亚历山大藻孢囊
分布最广,但数量差异较大, DG26站位的 8~ 10cm
表 1 厦门港、闽江口、长江口和广西沉积物各层次的亚历山大藻孢囊
密度
Table 1 Alexandr ium sp. cyst concentration at different sediment layers
of Xiamen Harbor, Minjiang River estuary, Guangxi and Changjiang
River estuary ( ind!g- 1)
站位
Stat ion
层次Layer( cm)
0~ 2 2~ 4 4~ 6 6~ 8 8~ 10
X1 0. 4 0 0. 4 0 -
X2 0 0. 4 0 0 -
X3 0 - - - -
X4 0 - - - -
X5 0 - - - -
X6 0 - - - -
M1 0 1. 6 2. 0 0 -
M2 0 - - - -
M3 0 - - - -
M4 0. 6 0 6. 0 1. 0 -
M5 0 0 0 0. 6 -
M6 0 - - - -
DA4 0 - - - -
DB6 0 0 0 0 0
DB7 1. 1 - - - -
DC10 0 0 0 1. 4 0
DD16 0 - - - -
DE19 5. 7 - - - -
DQ10 6. 0 - - - -
DG26 13. 3 12. 5 9. 2 14. 3 23. 2
DP7 7. 2 - - - -
G1 0 - - - -
G2 2. 5 - - - -
G3 0 - - - -
层具有最大孢囊密度, 为 23. 2个!g- 1(表 1) .
32 孢囊萌发
4个海域的年度最低水温为 9 % 1 & ,即使在这
个温度下,休眠孢囊也能萌发, 但需要更长的时间,
并且存活率有所下降(表 2) , 与 15 % 1 & 相比萌发
1148 应 用 生 态 学 报 14卷
时间增加了 225. 0%, 而萌发率和存活率分别下降
了64. 1%和 60. 0% ; 在黑暗条件下, 休眠孢囊的萌
发率也达到了 93%, 萌发时间只有 2. 5d,且存活率
达到了 100%; 溶解氧是唯一抑制萌发的因素, 在
0. 01mg O2!L- 1的条件下,休眠孢囊的萌发率为 0,
而对照组达到了 93%. 不同层次、不同季节的休眠
孢囊萌发率都没有明显差别(图 2、3) . 2003年 2月
图 2 不同层次亚历山大藻休眠孢囊的萌发率
Fig. 2 Germinat ion rate of A lexand rium sp. cyst f rom different sedi
ment layers.
∋ .试验∋ T est ∋ , ( .试验 (Test ( , ) . 试验) Test ) . 下同 T he
same below .
图 3 不同月份采集的亚历山大藻休眠孢囊的萌发率
Fig. 3 Germination rate of A lex andrium sp. cyst collected in different
month.
表 2 温度对亚历山大藻休眠孢囊萌发的影响
Table 2 Effect of temperature on the germination of Alex andrium. sp
cysts
温度 T emperature( & )
9 % 1 12 % 1 15 % 1 18 % 1 21 % 1
萌发率 33 85 92 95 96
Germinat ion rate( % )
萌发时间 6. 5 5. 0 2. 0 1. 5 1. 5
Germinat ion t ime( d)
存活率 36 57 90 85 88
Survival rate ( % )
表 3 长江口 DG26站位 2002. 11和 2003. 2各层次亚历山大藻活
体孢囊(空壳孢囊)的数量
Table 3 Alexandrium sp. living cyst ( empty cyst) concentrations at
di fferent sediment layers of DG26 at ChangjiangRiver estuary col lect
ed in Nov. 2002 and Feb. 2003 ( ind!g- 1)
采样时间
S ampling
t ime
层次 Layer( cm)
0~ 2 2~ 4 4~ 6 6~ 8 8~ 10
2002. 11 13. 3( 1. 5) 12. 5( 1. 5) 9. 2 ( 0. 9) 14. 3( 1. 5) 23. 2( 0)
2003. 2 1. 1( 2. 8) 4. 0( 0) 2. 5( 0) 1. 5( 0) 15. 8( 0. 8)
采集的样品比 2002年 11月的样品孢囊密度各层次
均减少(表 3) ,但 0~ 8cm 层减少的更多一些,分别
为 91. 7%、68%、72. 8%、89. 5% , 而 8~ 10cm 只减
少了 31. 9 % ,这可能是 0~ 8cm 层的孢囊容易获得
氧的缘故.
4 讨 论
41 孢囊分布
4个海域采样的时间不同, 从长江口 11月和 2
月沉积物中孢囊数量的变动(表 3)可以看出横向比
较的意义不大,但对同一海域各站位孢囊密度的分
析还是能够得出有意义的结论. 甲藻孢囊的沉积特
性与细泥类似,所以在泥质沉积物中甲藻孢囊的密
度通常较高[ 8, 24] .闽江口的6个站位中,有 5个是泥
质砂,只有 M4 底质是泥, 因此具有最高的孢囊密
度;沉积速率也会影响孢囊含量,如厦门港的沉积速
率在 10 cm!年- 1左右[ 20] , 这使得沉积物中孢囊数
量很少,且没有明显的垂直分布特征.长江口有 3个
站位是泥质底, 其中 DC10 站位孢囊几乎没有, 这
可能与它毗邻长江口, 有较高的沉积速率有关[ 7] .
而 DQ10 和 DG26远离长江口, 沉积速率会低很
多,DG26站的孢囊密度居 4个海域之首.广西的 3
个站位沉积物底质都是泥质砂, 但只有 G2站发现
有亚历山大藻孢囊, 说明水文条件特别是海流也是
影响孢囊分布的重要因素[ 24] .
研究沉积物各层次孢囊数量变化可以发现曾发
生的有毒赤潮, 如斯堪德那维亚( Scandinav ia)的链
状裸甲藻( Gymnodinium catenatum ) 赤潮[ 11]和马
尼拉的巴哈马梨甲藻 ( Py rodinium bahamense )赤
潮[ 12] .亚历山大藻孢囊萌发后难以保留下来, 但研
究其在沉积物中的数量分布仍能在一定程度上反映
近年发生的赤潮. 如 Anderson [ 3]发现发生塔玛亚历
山大藻赤潮 6个月后孢囊分布集中在 3~ 5cm. 闽江
口 M1和 M4 站位的沉积速率在 1. 1 cm!年- 1左
右[ 21] ,我们认为在 1996年到 1998年之间该海域亚
历山大藻曾大量繁殖, 甚至发生过赤潮.长江口沉积
速率变化较大,从孢囊在各层的分布来看,亚历山大
藻赤潮可能经常发生, 虽然 2003年 5月该种类的赤
潮被认为是首次.
42 孢囊萌发
有两种机制控制着休眠孢囊的萌发: 时间温度
机制和周年性节律机制.第一种机制认为,孢囊在度
过休眠期,并具备一定的条件,如光照、温度、富氧的
环境就能顺利萌发;而第二种机制认为,孢囊的萌发
11497 期 顾海峰等:我国东南沿海亚历山大藻休眠孢囊的分布和萌发研究
还跟季节有关. Perez[ 18]对加拿大圣劳仑斯海湾的
研究发现,每年 8~ 10月亚历山大藻休眠孢囊的萌
发率超过 50% , 而其它月份萌发率都低于 20% , 因
此他认为上述两种机制同时控制着该海区亚历山大
藻孢囊的萌发.
对 4个海域各个季节所采样品中的亚历山大藻
孢囊的萌发试验没有发现明显的差异(图 3) , 而我
们的研究海域海水温度常年都在 9 & 以上, 因此亚
历山大藻孢囊度过休眠期 ( 20 & 的条件下为 1 个
月[ 2] )后, 终年都可以萌发. 我们在秋季和冬季所采
的表层沉积物中均发现空壳的亚历山大藻的休眠孢
囊,并且冬季沉积物中活体孢囊明显减少(表 3) , 证
明从春季到冬季,孢囊不断萌发.
在 2002年 11月采集的水样中发现了亚历山大
藻细胞, 而 2003年 2月的水样中则未发现. 这些藻
类的去向现在还是个谜, 但春天发生的亚历山大藻
赤潮藻类来源只有两个, 外海或本海区少量的藻细
胞或沉积物中孢囊萌发的藻细胞.孢囊萌发对赤潮
发生的贡献有多大, 还需要更多的现场实验研究.
5 结 论
广西合浦、厦门港、闽江口和长江口都发现了亚
历山大藻孢囊, 其分布与沉积物底质类型、沉积速率
及海流都有一定的关系. 光照对孢囊萌发没有影响,
温度的升高使得萌发率和存活率均增大, 而萌发时
间缩短,低氧抑制孢囊的萌发.亚历山大藻孢囊度过
休眠期后,在合适的环境条件下终年都会萌发,可能
是赤潮藻种来源.
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作者简介 顾海峰, 1971 年 12 月出生, 硕士, 助理研究员,
主要从事藻类学、海洋生态学研究, Email: haifenggu @ ya
hoo. com
1150 应 用 生 态 学 报 14卷