全 文 ：第 33卷 第 2期 生 态 科 学 33(2): 232−236
2014 年 3 月 Ecological Science Mar. 2014
收稿日期: 2013-04-15; 修订日期: 2013-06-20
基金项目: 国家自然科学基金项目(U0733006); 科技部 973 项目(2010CB428702)
作者简介: 刘涛(1983—), 男, 硕士研究生, 从事海洋生物学研究, E-mail: jiren2002@163.com
*通信作者: 吕颂辉, 男, 教授, 主要从事海洋赤潮生态学, E-mail: lusonghui1963@163.com
刘涛, 董宏坡, 李霞, 等. 不同 pH 对双胞旋沟藻和血红哈卡藻生长及光合特性的影响[J]. 生态科学, 2014, 33(2): 232−236.
LIU Tao, DONG Hongpo, LI Xia, et al. The response of different pH on the growth and photosynthesis of Cochlodinium geminatum
and Akashiwo sanguine[J]. Ecological Science, 2014, 33(2): 232−236.
不同 pH 对双胞旋沟藻和血红哈卡藻生长及光合特性
的影响
刘涛, 董宏坡, 李霞, 吕颂辉*
暨南大学赤潮与海洋生物学研究中心, 水体富营养化与赤潮防治广东省普通高校重点实验室, 广州 510632
【摘要】 双胞旋沟藻(Cochlodinium geminatum)和血红哈卡藻(Akashiwo sanguinea)是我国近海的两种赤潮藻种。研究了
不同 pH(8.30、7.80、6.80)值对上述两种甲藻的生长及光合作用特性的影响。研究结果表明: 经过一段时间的培养, 不同
pH 值下两种甲藻的细胞密度产生了差异, 与对照组(8.30)相比, 7.80 组无显著性, 6.80 组则呈现显著性下降(p<0.05)。在
两种甲藻的三组实验培养结束时 , 经单因素方差分析结果表明 , 7.80 组藻细胞的叶绿素 a 含量、最大光合效率
(Fv/Fm)、最大相对电子传递速率(rETR)与对照组差异不明显, 6.80 组与对照组均表现出显著性降低(p<0.05), 说明弱酸
pH 值条件对两种甲藻的光合特性具有抑制作用。
关键词：pH 值; 双胞旋沟藻; 哈卡血红藻; 生长; 叶绿素荧光
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2014.02.005 中图分类号：Q945.79 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)02-232-05
The response of different pH on the growth and photosynthesis of Cochlodinium
geminatum and Akashiwo sanguine
LIU Tao, DONG Hongpo, LI Xia, LV Songhui*
Research Center for Harmful Algae and Marine Biology, Key Laboratory of Eutrophication and Red Tide Prevention of
Guangdong Higher Education Institutes, Jinan University, Guangzhou 510632, China
Abstract: Cochlodinium geminatum and Akashiwo sanguinea, two dinoflagellate species, are harmful algal species in the China coastal
water. This studied the effects of different pH values (8.30, 7.80, 6.80) on the growth and photosynthesis characteristic of two kinds of
dinoflagellate algae. The results show that two kinds of dinoflagellate algae grew after an experimental period, and algal cell density
under different pH produced differences. The 7.80 group cell density had no significant difference compared with the control group
(8.30), while 6.80 group cell density showed a significant decrease (p<0.05). At the end of the experiment, one-way analysis of
variance shows that 6.80 group chlorophyll a content, maximum efficiency of PS photochemⅡ istry (Fv/Fm) and maximum relative
electron transfer efficiency (rETR) decreased significantly with control group (p<0.05), while 7.80 group undifferentiated, suggesting
growth and photosynthesis characteristic of two dinoflagellate algae were inhibited in weak acid pH conditions.
Key words: pH; Cochlodinium geminatum; Akashiwo sanguine; growth; chlorophyll fluorescencec
1 前言
双胞旋沟藻(Cochlodinium geminatum)属于旋沟
藻属, 细胞近椭圆形, 背腹略扁, 细胞长宽为30—
40 μm, 以两个细胞形成的链状群体为主, 藻华消退
时或者在实验室培养时, 链状群体大多解散为单细
2 期 刘涛, 等. 不同 pH 对双胞旋沟藻和血红哈卡藻生长及光合特性的影响 233
胞[1]。近年来我国在珠海和深圳近海海域已发生多起
双胞旋沟藻赤潮 [2]。血红哈卡藻(Akashiwo sanguinea)
归属于甲藻门哈卡藻属, 是广温广盐种藻类, 为单
细胞藻, 藻细胞呈五角形, 体长55—77 μm, 宽40—
50 μm, 可形成休眠孢子, 在世界范围内的沿岸水体
广泛分布并多次发生赤潮, 其赤潮暴发时海水颜色为
褐色或红褐色[3]。近年来在我国也多次引起赤潮, 是我
国沿海常见的赤潮藻类之一, 给我国的近海水产养
殖业、滨海旅游业带来了严重的负面影响[4–7]。
近海海域生态环境一般较为复杂, 特别是河口
的近海地区, 海水由于受到大气二氧化碳浓度、地
表河水的注入、酸雨、城市污水等因素的影响, 其
pH值相对于大洋海水有较大的波动范围[8–11]。水体
中的pH值是一个重要生态因子, 一可影响水体中营
养物质的溶解平衡, 二可以影响藻类细胞的生理代谢,
进而对藻类的生长以及光合作用产生重要影响[12–14]。
目前已有很多关于pH值对藻类生理生态影响的报
道 , 但大多都集中在淡水藻类 , 例如铜绿微囊藻
(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-
aquae)、浮游颤藻(Oscillatoria planctonica)、莱茵衣
藻(Chlamydomonas reinhardtii)等[15–16]; 对于海洋藻
类的研究报道则相对较少, 对双胞旋沟藻和哈卡血
红藻在这方面的研究至今尚未出现报道。本文通过
研究双胞旋沟藻和血红哈卡藻在不同pH值下的生
长及光合作用情况, 以期为海水pH值对这两种甲藻
赤潮的影响提供一些科学依据。
2 材料与方法
2.1 藻种及培养条件
实验受试藻种双胞旋沟藻和血红哈卡藻, 由暨
南大学赤潮与海洋生物学研究中心藻种室提供。使
用人工海水(盐度为30.5‰)及改良f/2培养基培养。
试验在RXZ智能型人工气候培养箱内培养, 温度为
20 ℃, 光照强度为150 μmol·m–2·s–1后,, 光暗比为12
L: 12 D。
实验分为三组, 一组pH为8.30(对照组), 其它两
组pH值分别为7.80和6.80。将处于对数生长期的藻
种接种入上述pH值的培养基中培养, 周期为12 d,
每组处理设置3个平行样。
2.2 pH值的调节及藻细胞计数
对照组每两天用雷磁E-201-C型pH计测定一次
pH值, 其他两组用HCl或NaOH使培养液维持在设
定的pH值。每隔1天取样, 用鲁格试剂固定, 使用浮
游植物计数框计数藻细胞个数。
2.3 叶绿素 a含量的测定
在培养结束时分别取两种藻液各20 mL, 藻液通
过Whatman GF/F滤膜。将滤膜放入3 mL 95%甲醇提
取色素。置于冰水浴中超声处理5 min, 提取液经
0.45 μm PTFE滤膜(聚四氟乙烯滤膜)针筒滤器过滤。
所得滤液采用高效液相色谱方法[17](HPLC)测定叶
绿素a的含量。
2.4 PSⅡ最大光合效率及最大相对电子传递速率
的测定
在培养的第0、4、8、12 d测定最大光能转化效
率(Fv/Fm)。将待测定的双胞旋沟藻和哈卡血红藻暗
处理10 min, 使用便携式PHYTO-PAM调制式荧光
仪测定。在第12 d分别测定两种甲藻的最大相对电
子传递速率(rETR)。
2.5 数据处理与分析
使用Origin 8.5进行数据图象处理, 利用SPSS
18.0软件进行单因素方差分析。
3 结果与分析
3.1 不同 pH 值对双胞旋沟藻和血红哈卡藻细胞密
度的影响
不同pH值下双胞旋沟藻和血红哈卡藻的生长
曲线如图1所示。双胞旋沟藻在第2 d进入对数生长
期, 在第10 d进入稳定期。血红哈卡藻在最初的2 d
仍处于调整期, 在培养2 d后才进入对数期, 在第12 d
仍处于对数生长期。两种甲藻细胞平均密度在第12 d
的大小顺序为: 对照组>7.80组>6.80组, 其中7.80组
与对照组差异不显著, 6.80组细胞密度显著性低于
对照组(p<0.05)。
3.2 不同 pH 值下双胞旋沟藻和血红哈卡藻的叶绿
素 a含量的变化
pH值对双胞旋沟藻和血红哈卡藻叶绿素a含量
的影响(图2)。经过12 d的培养, 两种藻的单位体积
Chl.a含量如图2a。对照组与7.80组无显著性差异, 与
6.80组的差异达到显著水平(p<0.05)。其中, 双胞旋
沟藻对照组单位体积Chl.a含量为4.86 μg·L–1; 6.80组
为2.74 μg·L–1, 含量比对照组降低了43.7%。血红哈
卡藻的对照组单位体积Chl.a含量为11.12 μg·L–1;
6.80组为5.84 μg·L–1, 含量比对照组降低了47.5%。
234 生 态 科 学 33 卷
图 1 不同 pH值下双胞旋沟藻和哈卡血红藻的生长曲线
Fig. 1 The growth curve of Cochlodinium geminatum and Akashiwo sanguine on the different pH
两种藻的单位细胞Chl.a含量如图2b。对照组单
位细胞Chl.a含量与7.80组无显著性差异, 与6.80组
有显著性差异(p<0.05)。双胞旋沟藻对照组单位细
胞Chl.a平均含量为 6.42×10–6 μg·cell–1; 6.80组为
5.26×10–6 μg·cell–1, 含量比对照组降低了18.1%。血红
哈卡藻对照组单位细胞Chl.a含量为6.95×10–6 μg·cell–1;
6.80组为5.36×10–6 μg·cell–1, 含量比对照组降低了
22.9%。
3.3 不同 pH 值对双胞旋沟藻和血红哈卡藻最大光
合效率及最大电子传递速率的影响
双胞旋沟藻和血红哈卡藻在不同的pH值下的
最大光合效率如图3。在接种的当天, 两种甲藻的
7.80组和6.80组Fv/Fm值均有下降, 与对照组均呈现
出显著性差异(p<0.05)。在培养期间, 双胞旋沟藻
6.80组Fv/Fm值变化不大 , 而血红哈卡藻6.80组
Fv/Fm值在接种当天出现小幅的下降, 在后续的培
养中继续下降, 直到第4 d后才保持基本不变。在培养
的第12 d, 两种甲藻7.80组Fv/Fm值与对照组无显著
性差异, 6.80组Fv/Fm值显著性低于对照组(p<0.05)。
双胞旋沟藻和血红哈卡藻在不同的pH值下的
最大电子传递效率(rETR)如图4。在第12 d, 随着pH
值的降低, 两种藻的最大相对电子传递速率有不同
程度的降低, 其中对照组与7.80组无显著性差异,
6.80组则显著性下降(p<0.05)。
4 讨论
藻类只有在适宜的pH值范围内才能正常生长
繁殖, 一旦水体中的pH值呈现出酸性, 藻细胞受到
酸的毒害, 生长受到抑制。赵立新, 胡秀林等[12]研究
表明, 经过8天的培养, 相对于其它pH值条件, 铜绿
微囊藻在pH=6.0的酸性环境中细胞密度最低。本实
验结果表明, 经过12 d的培养, 双胞旋沟藻和哈卡
血红藻在pH=6.80组的细胞密度显著性低于对照组,
说明弱酸条件对两种甲藻的生长具有抑制作用。
图 2 不同 pH值下双胞旋沟藻和哈卡血红藻叶绿素 a的含量(*P<0.05)
Fig. 2 Contents of chlorophyll a of Cochlodinium geminatum and Akashiwo sanguine under different pH(*P<0.05)
2 期 刘涛, 等. 不同 pH 对双胞旋沟藻和血红哈卡藻生长及光合特性的影响 235
图 3 不同 pH值对双胞旋沟藻和哈卡血红藻 Fv/Fm值的影响(*P<0.05)
Fig. 3 The effects of different pH on the Fv/Fm of Cochlodinium geminatum and Akashiwo sanguine (*P<0.05)
图 4 不同 pH 值对双胞旋沟藻和哈卡血红藻最大相对电子
传递速率的影响(*P<0.05)
Fig. 4 The effects of different pH on the rETR of Cochlod-
inium geminatum and Akashiwo sanguine (*P<0.05)
叶绿素a是植物光合作用的重要指标, 在光合作
用中起着对光能的吸收、传递及光化学反应的重要
作用。植物受环境pH值胁迫达到一定程度时, 植物
叶片中的叶绿素含量会出现降低[18]。张光生等[19]研
究发现九种草本观赏植物叶片叶绿素含量在受到酸
雨胁迫时, 叶绿素含量与酸雨强度呈负相关, 并且
酸雨胁迫次数越多, 叶绿素含量越低。邱栋梁, 刘星
辉等[20]研究发现, 龙眼( Dimorcarp us longana Lour)
在低pH值酸雨胁迫下, 叶绿体中的叶绿素含量下降,
并且主要是由叶绿素a含量下降造成的。本实验显示,
长时间的弱酸pH值(6.80)条件可使双胞旋沟藻和哈
卡血红藻的叶绿素a含量下降。产生上述现象的主要
原因是过多的H+破坏了叶绿素a的结构以及抑制了
叶绿素a的合成[18–22]。
叶绿素荧光是植物光合作用的良好指标和探针,
当植物受到环境因素胁迫时, 荧光参数会出现相应
的变化[23]。藻类的光合作用对pH值的变化极为敏感,
一旦环境pH值超出其适宜范围, 藻体的光合速率会
大幅下降[24]。王铭等[25]研究结果表明, 在pH值为6.0
时, 雨生红球藻(Haematococcusp luvialis)叶绿素荧
光的各个参数值在所有实验组中最低, 显示出该藻
的光合速率、光合效率受到抑制。本实验中, 经过
一段时间培养, 在pH值为8.30和7.80时, 双胞旋沟
藻和哈卡血红藻的叶绿素荧光参数rETR、Fv/ Fm无
显著变化, 在pH值为6.8时, 两种甲藻相应的荧光参
数均显著下降。以上结果说明, 双胞旋沟藻和血红
哈卡藻在pH值为8.30和7.80时, 藻细胞的光合速率、
光合效率未受到影响; 在弱酸pH值(6.80)中, 两种甲
藻的光合速率、光合效率都受到一定的抑制。
双胞旋沟藻和血红哈卡藻在 pH 为 8.30 和 7.80
时, 生长和光合作用特性均未受到影响; 在 pH 值为
6.80 时, 两种甲藻的生长和光合特性都受到了抑制。
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