全 文 ：热带亚热带植物学报 2006，14(6)：482—486
Journal ofTropical and Subtropical Botany
N、P营养盐对塔玛亚历山大藻(Alexandrium
tamarense)生长的影响
张玉娟，曹 宇，王朝晖 ，韩博平，
(暨南大学生命科学技术学院，广州 510632)
杨宇锋
摘要：模拟自然海水营养盐浓度状况，在 N、P浓度分别为 10—500 g L。 N和 0．74-74 g L P时，研究 N、P双冈子限
制(N、P浓度同时降低，N：P固定为 15：1)及单因子限制 (保持 N或 P为最高浓度，只降低一种营养盐浓度)对有毒赤
潮藻塔玛亚历山大藻 (Ale andriu tamarense)生长的影响。结果表明，塔玛亚历山大藻细胞能较快进入对数牛长期，
但 N、P双因子限制能明显影响其生长，在N、P浓度分别低于 100 g L- N和 15 g L P时，细胞密度无明显增长；而
N或P分别受限时，生长态势明显优于N、P同时受到限制的试验组，而且 N、P单因子中度限制对生长影响较小。结果
说明塔玛亚历山大藻对单因子营养元素限制较强的适应能力，可使其在常常出现单营养冈子限制的自然水体中维持
一 定生长速率和细胞密度，并有助于滤食该藻的贝类体内麻痹性贝类毒素的积累。
关键词：塔玛亚历山大藻；赤潮；N；P；比生长速率
中图分类号 ：Q949．205 文献标识 码 ：A 文章编号 ：1005—3395(2006)06—0482—05
Effects of Limitation of Nitrogen and Phosphorus
on the Growth of Alexandrium tamarense
ZHANG Yu—juan，CAO Yu，WANG Zhao—hui ，HAN Bo—Ping，YANG Yu—feng
(College of，J Science and Technology,Jino~Universit y"，Guangzhou 510632，China)
Abstract：In order to evaluate the growth of A lexandrium tamare nse，a toxic harmful algal bloom species，under
nitrate and phosphate limitation，five test groups ofboth N and P limitation(N：500-10 g L～，P：74一1．5 g L～，
N：P=l5：l1 and nine test groups of only N or P limitation (N：500 g L～，P：74-0．74 txg L。and P：74 g L～，
N：500—5 g L )were set under laboratory conditions．Though cels ofA．tamarense multiplied exponentialyjust
in the second day after inoculation in most test groups，the growt h was obviously inhibited when both N and P
limited simultaneously．and the cell densities did not show significant increase under N and P concentrations
below 1 00 g Ll N and 1 5 txg L～P．However，cells grew sign ificantly better in test groups of single nutrient
element limitation than those under both N and P depletion．Furtherm ore，the growt h ofA．tamarense was affected
less by moderate N or P limitation．The results suggested that the high ability of A．tamarense to adapt single
nutrient limitation allows this harm ful species to maintain constant growt h rate and cel density in natural sea
water．in which single nutrient limitation usually occurs，and thus helps shellfishes，feeding on A．tamarense，to
accumulate paralytic shelfish poisoning(PSP)．
Key words：A lexandrium tamarense；Red tide；Nitrogen；Phosphorus；Specific growt h
收稿 日期 ：2006一叭 一20 接受 日期 ：2006—07—14
基金项目：国家自然科学基金项目(40306020)资助
通讯 作者 Corresponding author
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第 6期 张玉娟等：N、P营养盐对塔玛亚历山大藻 0nd^ um￡册 e璐e)生长的影响 483
塔玛亚历山大藻 lexandrium f e 是世
界广布性有毒赤潮藻类，由其引发的赤潮曾在世界
各地海域多次发生[1-21，而且该藻是产生麻痹性贝毒
(paralytic shelfish poisoning，PSP)的主要藻类之一，
产生的PSP毒素可通过滤食而在贝类动物体内累
积，既影响了近海贝类养殖业的生产，同时也威胁
着人类的健康与生命安全，因而引起了各国政府的
高度重视和社会各界的普遍关注。由于食用染毒贝
类而造成人类中毒甚至死亡的事件在世界各地时
有报道 。我国从浙江沿海一直到福建、台湾沿海
和南海大亚湾都曾发生过有毒藻毒素造成的贝类
中毒事件，据统计目前已有 1800多人中毒，至少造
成 30多人死亡[5-6]。
亚历山大藻营养细胞广泛分布于我国沿海，长
江 口海域 2002年和 2004年春都发生了大规模的
亚历山大藻赤潮[7】，而其生活史的一个重要环节一
休眠孢囊在我国四大海区的沉积物中均有发现[81。
可见，亚历山大藻在我国沿海的分布越来越广，所
造成的危害必将 日趋扩大。
在实验室条件下，已有报道研究了温度、光照
强度以及营养物质等环境条件对亚历山大藻的生
长和产毒的影响 7】；此外，也有亚历山大藻及其孢
囊的分布、种群动态及引发赤潮的环境条件等方面
的研究报道[& 81，为进一步认识赤潮发生的机理提
供了依据。虽然国内外有关营养盐浓度对亚历山大
藻生长的影响报道较多，但所设置的N、P浓度多局
限于较高浓度 (f／2加富培养基水平)的单因子限制
试验，与自然海水中的N、P浓度相差较大。本研究
参考了我国近岸海域一些养殖内湾海水的常年营
养盐水平，设置了接近自然状况的营养盐浓度，研
究了N、P双因子限制以及单因子限制对塔玛亚历
山大藻生长的影响，旨在了解适合塔玛亚历山大藻
生长和快速增殖的营养盐条件，为亚历山大藻赤潮
的防治及 PSP毒素的预防提供理论依据。
1材料和方法
1．1藻种来源及培养
塔玛亚历山大藻由国家海洋局第三海洋研究
所提供。试验藻种培养所用培养基中的 N、P浓
度均采用了实验所设置的最高浓度 (500 Ixg L N，
74 gL P)，其余元素与 2培养基中相同。培养
温度为 20+1oC，光照强度为4 000Lx，光暗比为 12 h：
12 h。实验前，反复转接藻种并培养 3-4个周期，使
细胞达到同步生长[19】。
实验时，在 1O0ml三角瓶内盛 60m1培养基，每
瓶接种 1 ml左右的处于对数期的藻细胞，使实验培
养液里初始藻密度为 100或 250 celsml 左右 (双因
子试验中初始细胞密度约为 1 00 cels ml一，单因子试
验中约为250 cels ml )，各实验组均设有 3个重复。
1．2 实验设置
1．2、1 N、P双因子限制对亚历山大藻生长的影响
在 N：P=I5：1(原子比)时，设置 5个 N、P浓度
梯度，各组N、P浓度含量见表 1，其中I组为对照
组，Ⅱ、II为 N、P中度限制组，Ⅳ、V为 N、P极度限
制组。N、P分别以NaNO 和 KH：PO 配制，其余元
素与 f／2培养基中相同。
表 1 N、P双因子限制实验不同组别 的 N、P含■
Table l N and P concentrations( g L。)in diferent tested groups
1．2．2 N、P单因子限制对亚历山大藻生长的影响
N、P单因子限制是在 N、P浓度分别固定为
500 Ixg L N和 74 g L。P条件下，改变 P或N浓
度，以考察P限制或者是 N限制对亚历山大藻生长
的影响。N、P浓度的设置见表 2，其中N1、N2和
P1、P2分别为 N、P中度限制组，N3、N4以及 P3、P4
分别为N、P极度限制组。
1．3结果观察
每隔一定时间吸取一定量 (0．1—0．4 m1)的藻细
胞培养液，置于 1 ml浮游植物计数框内，加入适量
蒸馏水稀释，并用 1滴福尔马林固定，在 OLYNPUS
BH．2显微镜下观察计数藻细胞数目。N、P双因子限
制实验进行 48 d，前 16 d每隔2 d计数一次，16—24
d每隔 4 d计数一次，24—48 d每隔 6 d计数一次。单
因子限制实验进行 30 d，前 10 d每隔 2 d计数一
次，10—30 d每隔 4 d计数一次。
比生长速率用公式／x(d。)=(In(Ⅳ／No)I(t2一t )计
算[2Ol，其中，Nl和 N0分别为 t 和 t。时的细胞数量。
比生长速率表示在 t。和 t2之间，细胞每天分裂的次
数，其大小可反映细胞的分裂生长能力。
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热带亚热带植物学报 第 14卷
表 2 N、P单因子限制实验组中的 N、P浓度及 N：P
Table 2 N，P concentrations and N：P atomic ratios under
N or P limited conditions( g L )
2结果和分析
2．1 N、P双因子限制对塔玛亚历 山大藻生长的影响
在不同N、P浓度下，塔玛亚历山大藻生长曲线
具有明显差异 (图 1)。除营养极度限制的V组外，
其余各组的藻细胞几乎没有经过迟滞生长期，在接
种的第 2天就迅速进入对数生长，但由于各组对数
生长期的比生长速率不同，导致各试验组不同培养
时期以及稳定生长期的细胞密度具有一定差异。营
养盐含量较丰富的 I组和 I组生长速率较高 (图 1
和表 3)，致使这两组细胞密度明显高于其他营养盐
限制试验组，而培养的第 7天开始，这两组细胞生
长开始出现差异，I组继续保持快速生长，而 I组生
长速率则下降。ⅡI、Ⅳ 组细胞的生长趋势与 I组和
Ⅱ组相近，只是细胞生长速率较低，最高细胞密度仅
比接种密度增长了2—4倍。而营养盐极度缺乏的v
组，细胞密度基本上保持在接种密度水平，而且培
养后期还出现负增长。虽然不同营养盐条件下各试
验组细胞生长速率各不相同，但对数生长期时间一
嚣
吾
培养时间 Culture time(d)
图 l塔玛亚历山大藻在不同N、P浓度下的生长曲线
Fig．1 Growth curve ofA．twnarense under diferent
N andPconcentrations
表 3不同N、P浓度下塔玛亚历山大藻的此生长速率
Table 3 Specific growth rates ofA．tamarense under
diferent nutrient conditions
般维持在 7—10 d左右 (v组除外)，而稳定生长时期
能维持较长时间，直至40d左右，细胞密度才出现下
降趋势。结果说明，当N、P浓度低于 100 g L。N和
15 g L-P时，塔玛亚历山大藻生长基本上被抑制。
最大比生长速率表示细胞最大分裂速度的大
小，可考察细胞最大生长分裂能力；而某一段时间
内的比生长速率则可得知在此期间细胞平均分裂
能力。本实验中塔玛亚历山大藻的对数生长期为 7—
10 d，前 10 d的比生长速率决定了各试验组最大细
胞密度以及稳定生长期的细胞密度。塔玛亚历山大
藻最大比生长速率以及前 10 d的比生长速率均随
着营养盐浓度的下降而降低 (表 3)，虽然 I和 II组
最大比生长速率接近，但对数生长后期比生长速率
的不同使前 10 d的比生长速率具有一定差距，最终
导致两试验组稳定生长期细胞密度相差了40％(图
1)。此外，营养盐较为丰富的I、I、II组的最大比生
长速率均出现在第 3天，随着营养盐的不断消耗，
比生长速率逐渐降低；而营养盐缺乏的Ⅳ、v组最
大比生长速率却出现在刚接种的第 1天，说明低营
养条件限制了亚历山大藻的生长。
2．2单因子限制对亚历 山大藻生长的影响
在 N、P单因子实验的各试验组，细胞均能保
持一定的生长，而且都能迅速进入对数生长期 (图
2)。随着培养时间的延长，N限制组 (N1一N4组)
比生长速率降低，细胞密度的增长仅维持了6—8 d，
而对照组的细胞仍保持持续生长，从而使其最高细
胞密度明显高于其它各N限制组，其余 4组生长曲
线趋势相近 (图 2a)。可见N限制对塔玛亚历山大
藻的生长具有一定影响，但 N中度限制与N极度
限制对生长的影响差别不明显。
在 P限制实验中(图2b)，P中度限制的P1、P2
组的生长态势与对照组 C组相差不大，而且前 4 d
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的生长速度与 C组相近，只是在第 4天以后，细胞
密度才开始显现出差别，而 P1组在进入稳定期后
的生长趋势再次与 C组相吻合，可见 P浓度在 59—
74 g L。之间时，亚历山大藻生长没有明显差别。
在 P极度限制的P3、P4组，虽然起始阶段细胞也具有
一 定的生长增殖，但对数生长期仅保持了4 d，使稳定
生长期细胞密度明显低于对照组和P中度限制组。
最大比生长速率和前 10 d的比生长速率都随N、
P浓度的下降而降低 (表4)。在N限制实验中，C组
的前 10 d比生长速率明显高于其它 4组，N1、N2、N3
组相近，而 N4组由于对数期较短，致使其前 10d比
生长速率明显较低。从最大比生长速率来看，C组和N1
组的相近，且都出现在第4天，而其余三组则相差不大。
在P限制实验中，无论是最大比生长速率还是
前 10 d比生长速率，P1、P2组均与对照组相近，而
且也与对应的N中度限制组 N1和N2组相近。而
在P极度限制的P3和 P4组，与N极度限制试验组
N3、N4组相比，不论是比生长速率还是最大细胞密
度都较低。可见P中度缺乏对塔玛亚历山大藻生长影
响较小，而极度缺乏则影响了塔玛亚历山大藻生长。
3讨 论
在本试验中，把对数生长期的塔玛亚历山大藻
种接种到较高营养盐浓度培养基中，可很快进入对
一 2
篁 2
羹著
6 1
数生长期，且比生长速率可迅速达到最大值，可见
该藻对环境变化特别是 N、P浓度的变化具有一定
的适应能力，当然这也与培养温度始终保持在 20℃
有关。有文献报道微小亚历山大藻 ．minutum)也
能迅速进入对数生长期，其迟滞期一般为0—5 d【 。
塔玛亚历山大藻对N、P浓度变化的迅速适应，可促
使其在N、P浓度多变的自然环境中细胞数量快速
增长，并占据竞争优势。
一 般来说，甲藻的生长需要消耗更多的P【 】，因
此在 P极度限制的条件下，塔玛亚历山大藻生长受
到明显抑制。但在 P受限条件下，塔玛亚历山大藻
可维持较长时间的稳定生长期 (图2b)，这也许与
甲藻所具有的储 P能力有关，甲藻可以在 P含量丰
富时大量摄取 P，并储存起来，以备抵御 P限制环
境【2o】。但是当N、P同时受到限制时，塔玛亚历山大
藻生长明显受阻 (图 1)，由此可推测 N限制可影
响塔玛亚历山大藻对储备 P的利用。
本研究所设置的营养盐浓度模拟了富营养化
养殖内湾 自然海水水平，结果显示塔玛亚历山大藻
比生长速率和最大细胞密度均随 N、P浓度的减小
而下降，说明在自然海水营养水平下，营养盐限制
对塔玛亚历山大藻生长具有一定影响。而且N、P双
因子限制对塔玛亚历山大藻生长的影响明显大于
单因子限制，即使单因子限制条件下的单一营养盐
-一．卜 C —o-Nl-1．r-N2 16r-N3 }-N4 ◆ C -_c卜PI _▲-P2 士 P3 P4
培养时间Cuhure time(d)
图2 N、P单因子限制条件下塔玛亚历山大藻的生长曲线
Fig．2 Growth curve ofA．tamarense under N or P limitation
表 4 不同 N、P浓度下亚历山大藻的比生长速率
Table 4 Specific growth rates ofA．tamarer~e under diferent nutrient conditions
O O O O O O 姒
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浓度低于双因子限制，生长速度仍然高于双因子限
制。由于不同浮游植物对营养元素利用和消耗程度
不同，自然水体中常常会发生一种营养元素受到限
制的情况，如硅藻赤潮能消耗大量的N和 Si，赤潮
消退之后常常引起水体中N和 Si的缺乏。可见，单
一 营养盐限制普遍存在于自然水体中。塔玛亚历山
大藻是产生 PSP毒素的主要物种，能在较低细胞密
度下使贝类积累 PSP毒素【lol，该藻对单因子营养盐
限制强的适应能力以及短暂的迟滞期，使其能在
N、P浓度多变和单一营养元素限制的自然海水中，
维持一定生长速率，并保持一定的细胞密度，从而
促使滤食该藻的贝类体内积累PSP毒素。
致谢 国家海洋局第三海洋研究所顾海峰博士提供藻种，
谨致谢忱。
参考文献
[1] Chen Y Q(陈月琴)，Qiu x z(邱小忠)，Qu L H(屈良鹄)，et a1．
Analysis of molecular biogeographic marker on red tide toxic
A lexondrium tmmren~e in the South China Sea[J]．Ocean Limnol
Sin(海洋与湖沼)，1999，30(1)：45—51．(in Chinese)
[2] Lin Y S(林元烧)．Red tide caused by a marine toxic dinoflagelate．
A lexondrium tmmren~e(Lebour)Baleon，in shrimp ponds in Xia—
men[J]．Ocean Taiwan Strait(台湾海峡)，1996，l5(1)：16—18．(in
Chinese)
[3] Dale B，Yentsch C M．Red tide and paralytic shellfish poisoning
[J]_Oceanus，l978，2l：4l一49．
【4】 Halegraef G M．A review of harmful algal blooms and their
apparent global increase[J]．Phycologia，l 993，32：79—99．
[5】 Tseng C K，Zhou M，Zou J．Toxic phytoplankton studies in China
[A]．In：Smayda T J，Shimizu Y．Toxic Phytoplankton Blooms in
the Seal[C]．Amsterdam：Elsevier,l 993．65 l一656．
[6]Zhou M J，Li J，Luckas B，et a1．A recent shelfsh toxin investiga—
tion in China[J]．MarPolut Bul，l999，39：33l一334．
【7】Ye S F(叶属峰)，Ji H H(纪焕红)，Cao L(曹恋)，et a1．Red tides in
the Yangtze River Estuary and adjacent sea areas： causes and
mitigation[J】．Mar Sci(海洋科学)，2004，28(51：26—32．(in
Chinese)
[8]Gu H F(顾海峰)，Lan D z(蓝东兆)，Fang Q(方琦)，et a1．Distribu—
tion and germ ination ofA lexondrium sp．cysts in coastal areas of
Southeast China Sea[J1．Chin J Appl Ecol(应用生态学报)，2003，
14(7)：1 147—1 150．(in Chinese)
[9]Deng G(邓光)，Li Y G(李夜光)，Hu H J(胡鸿钧)，et a1．Efects of
temperature， light an d pH on photosynthesis，and of light—dark
cycle on growth rate and biomass of Scrippsiella trochoidea an d
Alexondrium tamarense[J]．J Wuhan Bot Res(武汉植物学研究)，
2004，22(2)：l 29一l 35．(in Chinese)
[10】Yan T(颜天)，Zhou M J(周名江)，Qian P Y(钱培元)．Study on the
combined efects of temperature，salinity and irradiance on the
growth of dinoflagellate A lexandrium tamaren．se[J]． Acta
Oceanol Sin(海洋学报)2002，24(2)：l 14—120．(in Chinese)
[11]JangT J(江天久)，HuangW J(黄伟建)，WangZH(SE朝晖)，et a1．
Efects of water temperature，salinity and PH on growth and toxi—
city of A lexondrium tmmmn~e(Lebour)balech(Dapeng Strain)
[J1．Chin J Appl Environ Biol(应用与环境生物学报)，2000，6
(2)：l5l—l54．(in Chinese)
[12]Zhang Y H(张宜辉)，Lian Y w(连玉武)．Efects ofphosphorus on
the growth ofthe red tide organism Alexondrium tamaren．se [J】．
Mar Environ Sci(海洋环境科学)，1 999，l 8(4)：24—27．(in Chinese)
【13】Shi Y J(石岩峻)，Hu H H(胡晗华)，Ma R Y(马润宇)，et a1．
Nitrogen and phosphorus absorption an d growt h characteristics of
Alexondrium tamaren．se[J】．Chin J Appl Ecol(应用生态学报)，
2003，l4(7)：l143-l146．(in Chinese)
[14] WangDZ，HsiehD PH．Efects ofnitrateand phosphate on
growth and C2 toxin productivity ofAlexondrium tamaren．se C101
in culture[J]．Mar Polut Bul，2002，45：286—289．
【l5】 WangDZ，HsiehDPH．Growth andtoxin productioninbatch
cultures of a marine dinoflagellate A lexandrium ttmmren~e
HK930 1 isolated from the South China Sea 【J】．Harm Algae，
2005．4：40l一4l0．
[1 6]Deng F H，Lu Y H．Influence of environmental and nutritional
factors on growth， toxicity， and toxin profile of dinoflagellate
Alexondrium minutum[J]l Toxicon，2000，38：149l—l503．
【17】Wang C H，Hsieh D P H．Nutritional supplementation to increase
growth and paralytic shellfish toxin productivity by the marine
dinoflagellate A lexondrium lanmrense[J】．Biochem Engin，2002，
l1：l3l一135．
[1 8]Kazuhiko I，Makoto Y，Yutaka O，et a1．The growth and cyst
form ation of a toxic dinoflagellate，A lexandrium 田^HcEre， e
． at
low water temperatures in northeastem Japan[J]．J Exp Mar Biol
Ecol，2001，26：17—29．
[19]Liu SD(刘士德)，Zhang JH(张建华)，xuDD(徐丁 lr)．et
a1．Changes of biomass and total RNA content in Chlamydomonm
reinhardtii after synchronized Culture[J]l Biotechnology(生物技
术)，2003，l3(4)：l2—14．(in Chinese)
[201 Sun J(孙 军 )，Ning X R(宁修仁 )．Marine phytoplankton
specifc growth rate[J]l Adv in Earth Sci，2005，20(9)：939—945．
(in Chinese)
[21]Tamiji Y，Kenji T．Growth and phosphate uptake kinetics ofthe
toxic dinoflagellate A lexondrium tamaren~e from Hiroshima Bay
in the Seto Inland Sea[J]．Japan Phycol Res，1 999，47(1)：27．
[22]Wang Z H(t朝晖)，Qi Y z(齐雨藻)，Li J R(李锦蓉)，et a1．An aly．
sis an d evaluation trophic status in aquaculture areas of Daya Bay
[J]．Mar Environ Sci(海洋环境科学)，2004，23(2)：25—28．(in
Chinese)
维普资讯 http://www.cqvip.com