全 文 ：热带亚热带植物学报 2006，l4(3)：207—212
Journal ofTropical and SubtropicalBotany
营养盐限制条件下塔玛亚历山大藻
对东海原甲藻的化感作用研究
刘洁生 ， 谢 瑾， 杨维东， 李丽璇
(暨南大学生物工程学系，广州 510632)
摘要：为明确塔玛亚历山大藻 (Alexandrium tanu~ense)对东海原甲藻 (Prorocentrum donghaiense)生长的化感作用，研
究了在N、P限制及正常营养盐条件下 (又称富营养)塔玛亚历山大藻无细胞滤液对东海原甲藻生长的影响，并探讨
了3种不同营养盐条件下两种藻共培养时的生长状况。结果表明，半连续培养时，营养盐限制下，塔玛亚历山大藻无细
胞滤液对东海原甲藻的生长均有一定影响。N限制下，5 d后东海原甲藻藻密度显著低于未加滤液的对照组，藻密度为
1．02x107 cels L-i，对照组为 1．7xl07 cels L-I；P限制下，东海原甲藻藻密度与对照组差异不显著，5 d后藻密度为 1．44x
l0，cellsL-i；富营养条件下，东海原甲藻藻密度与对照组无明显区别。共培养时，塔玛亚历山大藻对东海原甲藻生长的
抑制作用更为显著，N、P限制下，4 d后东海原甲藻全部死亡，且聚集成团形成沉淀；富营养条件下，仍有少量东海原甲
藻存活 (藻密度 3．3~104 celsL-I)。这表明，塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的生长有一定的化感作用。营养盐限制可促
进塔玛亚历山大藻化感物质的合成和释放，化感作用是塔玛亚历山大藻抑制东海原甲藻生长的原因之一。
关键词：藻类；塔玛亚历山大藻；东海原甲藻；化感作用
中图分类号：Q948．881．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：l005—3395(2006)03—0207—06
Allelopathic Efect of Alexandrium tamarense on Prorocentrum
donghaiense d Limited Nutrient Conditionsa t Un er I U
LIU Jie-sheng ， XIE Jin， YANG Wei-dong， LI Li-xuan
(Department of Biotechnology,Jimm University,Guangzhou 5 10632，China)
Abstract：To investigate the potential allelopathic efect of A lexandrium tamarense on the growth of horocen-
trum donghaiense．experiments were designed to CO—culture both algae or to culture P donghaiense with cell—free
filtrate from A．tamarense under N—and P—limited and nutrient—suficient(norma1)conditions．The results showed
that the growt h of donghaiense was inhibited when semi—continuously cultured in cell—free filtrate of A
．
tamarense．Under N—limited condition．cell density of donghaiense was signifcantly lower than the control
(without addition of filtrate)after 5 days of culture，the cel density being 1．02x 1 0’cels L ，buf that of control was
1．7 x l 0’cells L ．Under the P—limited condition．there was no obvious diference in cell density between treated
alga and the control，the cell density of treated alga being 1．44x 1 0’cells L～．Under nutrient—suficient condition．
there was no diference in cell density betw een P donghaiense and the contro1．In CO—culture．the inhibitory efect
of A．tamarense on donghaiense was more obvious．Under N—and P—limitied conditions． donghaiense was
entirely killed by A．t~ ense after 4 days，the former gathered into groups and sank．However．a few PI dong-
haiense survived(cel density at 3．3 x l O cels L 1 under nutrient—SU衔cient conditions．The results suggested that
收稿 15t期 ：2005—1 1-09 接受 15t期 ：2006-03—22
基金项目：国家重点基础研究发展规划 973项目(2001CB409710)；广东省科技计划项目(2004B20501007)资助
通讯作者 Coresponding author
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208 热带亚热带植物学报 第 l4卷
A．￡ ， e have allelopathic efect on P donghaiense，and the production ofallelochemicals would be stimulated
under N．and P-limited conditions．Thus，the inhibitory efect of A．tamarense might be one of the causes that
suppresses the growth ofP．donghaiense．
Key words：Algae；A lexandrium tamarense；Prorocentrum donghaiense；Allelopathy
随着工农业生产的发展和人口的增加，大量工
农业废水和生活污水排放入海，使河口、内湾和近
岸水体水质恶化，富营养化 日趋严重，赤潮发生越
来越频繁，受害区域也不断扩大，赤潮已经成为全
球性主要海洋灾害之-[”。赤潮发生过程中常常发
生优势种群的演替，如 1990年 4月及 5月期间大
鹏湾连续发生反曲原甲藻 (Prorocentrum sigmoides)
赤潮和骨条藻 (Skeletone macostatum)赤潮[2]，1999
年 6月 8日一l9日胶州湾赤潮中出现聚生角剌藻
(Chaetoceros socialis)和 浮 动 弯 角 藻 (Eucampia
zodiacus)种群演替现象[31。2004年长江口曾出现亚
历山大藻 (Alexandrium t~ ense)与东海原甲藻
(Prorocentrum donghaiense)赤潮共同发生的现象。
为解释赤潮发生过程中种群演替和双相赤潮
爆发的内在规律，在实验室中进行有关藻类种间竞
争机制的研究是一条重要途径。研究表明，许多藻
类之间存在着明显的相互作用[41，环境条件对竞争
有重要影响[5】。许多学者已就光照、盐度、起始藻密
度对藻间相互作用的影响进行了许多研究。陈炳
章问等报道，只要赤潮生物的生长率达到一定的数
值(不一定达到最高)，赤潮生物在海水中达到一定
的的密度以后，赤潮就可以形成，通过对具齿原甲
藻 (Prorocentrum dentatum)和中肋骨条藻(Skeleton
coastatum)生长的比较，发现这 2种藻生长的最适温
度、盐浓度范围是基本一致的，而且在同等条件下，
中肋骨条藻的生长率要远远高于具齿原甲藻，成为
优势藻种。但对营养盐限制下藻间竞争的研究，特
别是有毒藻与非产毒藻在营养盐限制下的种间竞
争的研究报道不多。
化感作用是生物在进化过程中产生的一种对
环境的适应性机制，是生态系统中自然的化学调控
现象。一般认为，化感物质的产生和释放是生物在
环境胁迫的选择压力下形成的。最近的研究发现，
赤潮藻间也存在化感作用，化感作用是藻间竞争的
重要机制之一。藻间化感作用和化感物质的释放受
环境因素如营养盐限制等的影响，不同营养盐条件
下藻间化感作用的强度和化感物质的释放可能不
同；营养盐限制可能有利于化感物质的释放。另一
方面，营养盐的水平直接影响和限制着藻类次生代
谢物如毒素等的生成和分泌[刀，化感物质与毒素之
间的关系并不清楚。塔玛亚历山大藻和东海原甲藻
均为赤潮多发型藻类，最近有报道[81两种赤潮藻类
可形成双相型赤潮。本文探讨 N、P限制下共培养的
塔玛亚历山大藻对东海原甲藻生长的影响，以及塔
玛亚历山大藻无藻细胞滤液对东海原甲藻生长的
影响，以了解塔玛亚历山大藻与东海原甲藻的竞争
机制，为阐明和揭示东海原甲藻赤潮的发生、发展
和消亡的机制提供参考。
1材料和方法
材 料 塔 玛 亚 历 山 大 藻 lexandrium
tamarense)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)
由暨南大学吕颂辉、江天久副教授提供。
仪器 倒置生物显微镜(CKX4 l，Olympus)，
智能生物人工气候箱 (CD2105，Xutemp，杭州雪中
炭恒温技术有限公司)。
藻种的培养 塔玛亚历山大藻和东海原甲
藻生长所用培养液为人工海水加营养盐配成的
培养液，经 0．22}xm纤维滤膜除菌所得。培养瓶经
1．034~10 Pa(121℃)高压蒸汽灭菌 l5—20 min。藻液
置于温度为 20+1℃，光照强度为 4 000 Ix，光暗比为
12 h：12 h的智能生物人工气候培养箱中驯化培养。
半连续培养 参照Johansson等[91方法。在if2
培养液中批量培养 10 d后达到一定的藻细胞密度，
每隔4 d在固定的时间从培养液中取出总培养液的
30％ ，按 照 配 方 (除 NaNO，和 NaH2PO ·
6H20外)补入等体积的营养盐，继续培养 16 d。其中
N限制条件下半连续培养时，添加营养盐比例为
1．5：l(N：P，即 NaNO3和 NaH2PO4·6H20浓度分别
为 7．5、5 mg L ，下同)；P限制条件下半连续培养
时，添加营养盐比例为 150：l(75、0．5 mg L一 )；正常
营养盐条件下 (又称为富营养条件下)半连续培养
时，添加营养盐比例为 l5：l(75、5 mg L 1。
去藻细胞滤液处理 将处于对数生长期末
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第 3期 刘洁生等：营养盐限制条件下塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的化感作用研究 209
期的塔玛亚历山大藻(藻密度 9．8xlO cels L。)于
3 000 xg下 离心 10 min后 ，收集上清 液 ，再经
0．2 m滤膜过滤，得到塔玛亚历山大藻去藻细胞滤
液。将等体积的无藻细胞滤液加入处于对数生长期
的东海原甲藻 (藻密度为 1．2xlO cels L。)培养液
中，按 if2培养基补充相应营养盐；对照组加入等体
积 f／2培养液。每组设置三个平行。显微镜下观察、
计数。
共培养 分别在 N限制、P限制、富营养条件
下半连续培养东海原 甲藻和塔玛亚历山大藻各
1 000 ml，Ig d后取 60 ml东海 原 甲藻液转移至
200 ml三角瓶中，再加入 90 ml相应条件下半连续
培养的塔玛亚历山大藻藻液，对照组加入 90 ml f／2
培养液。每组设置 3个平行，每隔 24h在显微镜下
用细胞计数器计数。由于在营养盐限制下藻类的生
长会受到一定影响，因此 3种不同营养盐半连续培
养后，藻的起始浓度有所不同。其中N限制、P限制
的情况下，藻的起始密度低于富营养盐条件下的起
始密度。
2结果和分析
2．1塔玛亚历山大藻去藻细胞滤液对东海原甲藻生
长的影响
图 1为不同营养盐条件下塔玛亚历山大藻去
藻细胞滤液对东海原甲藻生长的影响，东海原甲藻
起始密度为6．OxlO cels L～。从图 l可看出，不同营
养盐条件下塔玛亚历山大藻去藻细胞滤液对东海
原甲藻生长的影响不同。N限制条件下，塔玛亚历
山大藻的滤液对东海原甲藻生长的影响最大，第 5
天东海原甲藻的生长受到明显抑制 (P<0．05)，藻密
度为 1．02xlO cels L ，对照组为 1．7X107 cels 。：P
限制下，塔玛亚历山大藻滤液对东海原甲藻的生长
有一定影响，但并无显著性差异 (P>0．05)，5 d后藻
密度为 1．44x10 cels L-1．富营养盐条件下，东海原
甲藻藻密度与对照组无明显区别 (P>0．05)。
1 2 3 4 5 6
培养时间 Culture time (d)
图 I不同营养盐条件下塔玛亚』力山大藻滤液对东海原甲藻生长的影响
Fig·1 The e~ cts ofcell-free fiItrate fromAlexandrium t~ ense on the growth ofProroce凡mlm ， 邶e underdifferent nutrient condition
◆：对照 Control；△：N限制N-limited；口：P限制 P-limited；◇：富营养 NomaI nutrition
2．2塔玛亚历山大藻与东海原 甲藻共培养的生长
情况
图2、3分别为不同营养盐条件下塔玛亚历山
大藻与东海原甲藻共培养时的生长曲线。N限制条
件下塔玛亚历lJ大藻与东海原甲藻的起始藻密度
分别为 1．4x106．6．0xl0 cels L一；P限制下起始藻密
度分别为 1．8X106,6．0xl0 cels L一；正常 f／2营养盐
条件下藻密度分别为2．0x106、6．0~106ce1s L-。
从图 2可看出，N、P限制及富营养条件下，单
独培养与共培养时塔玛亚历山大藻的生长曲线相
一【_，1∞_【_【∞u∞0_[× 占 LI∞ _【_【∞u 巡阳留恳
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2l0 热带亚热带植物学报 第 l4卷
55
5O
45
4O
×
35
30
= 25
U
2O
阳
15
器
10
1 2 3 4 5 6
培养时间 culture time (d)
图2不同营养盐条件下与东海原甲藻共培养时塔玛亚历山大藻的生长曲线
Fig．2 The growth ofA．tamarense CO—cultured with P．donghaiese under diferent nutrient conditions
口：N限制单独培养N-limited cultured alone；●：N限制共培养N—limited co-cultured；△：P限制单独培养 P-limited cultured alone；
▲：P限制共培养 P-limited CO—cultured；o：富营养单独培养Normal nutrition cultured alone；●：富营养共培养 Normal nutrition CO—cultured
1 2 3 4 5 6
培 养时 间 Cu1tUre time (d)
图3不同营养盐条件下与塔玛亚历山大藻共培养时东海原甲藻的生长曲线
Fig．3 The growth ofP．donghaiese CO—cultured with A．tamarense under diferent nutrient conditions
▲：N限制单独培养 N-limited cultured alone，△：N限制共培养 N—limited CO—cultured；●：P限制单独培养 P-limitedculturedalone．
o：P限制共培养 P-limited CO cultured；◆：富营养单独培养Normal nutrition cultured alone，◇：富营养共培养 Normal nutrition CO cultured．
差不大 (P>0．05)。6 d后，N限制条件下，单独培养
与共培养时的塔玛亚历山大藻密度分别为 4．0×1O 、
3．9×lO cels L～；P限制条件下，分别为4．Ox106、4．1x
10 ceils L‘；富营养条件下，分别为4．4X106、4．5~106
cels L (P>0．05)。表明塔玛亚历山大藻在共培养
过程中，其生长并未受到东海原甲藻的影响。
从图 3可以看 出，N、P限制及富营养盐条件
下，与单独培养时比较，共培养时东海原甲藻的生
长均受到显著抑$1J(P4 d后东海原甲藻藻密度接近 0。显微镜下观察发
现，东海原甲藻聚集成团、下沉至底部。富营养盐条
件下，4 d后，藻密度只有 3．3×l0 cels L。I。表明共培
4 2 O 8 6 4 2 O
1 1 1
一l-]∞_【_【∞。g0一×一占一∞c 口_【_【8 柏霉器
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第 3期 刘洁生等：营养盐限制条件下塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的化感作用研究 2ll
养时，塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的生长有明显
的抑制作用，这种作用因营养盐水平的不同而有一
定差异。营养盐限制条件下，抑制作用更明显。
3讨论
赤潮藻类的生存和竞争策略与赤潮发生的机
理紧密相关。在漫长的自然进化过程中，赤潮藻类
发展出一系列独特的生活策略以适应环境的变化。
不同的赤潮藻类对环境具有独特的适应策略，藻间
竞争的策略十分复杂。近年来，许多研究指出，藻类
化感作用在藻间竞争中发挥着重要作用【】ol。某些微
藻能产生化感物质抑制处于同一水域的其他藻类
的生长，从而克服自身在营养竞争等过程中的劣
势，使自己在竞争中占优势【4】。这是营养缺陷情况下
某些藻类为了生存竞争而进行自我保护的一种普
遍机制。有研究报道【l】’Gymnodinium mikimotoi的胞
外液可显著抑制 Heterocapsa circularisquama的生
长；蓝细菌分泌的有毒物质会抑制硅藻的生长：
Chrysochromulina polylepis对 Skeletonema costaum
的生长存在强烈的抑制作用。塔玛亚历山大藻是一
种多发型赤潮藻，目前，有关塔玛亚历山大藻与其
他赤潮藻间的竞争机制还不明确，对其化感作用的
研究更为有限。本实验探讨了营养盐限制条件下塔
玛亚历山大藻对东海原甲藻的化感作用。
实验结果表明，N、P限制条件下塔玛亚历山大
藻的藻液以及去藻细胞滤液对东海原甲藻生长均
有显著的抑制作用，这种作用远高于营养丰富条件
下的情况。由此可以推测，塔玛亚历山大藻对东海
原甲藻可能存在化感作用，营养盐限制可促进塔玛
亚历山大藻化感物质的产生和分泌。塔玛亚历山大
藻是一种有毒藻类，可产生麻痹性贝毒。有研究报
道【l2】，营养盐限制可促进毒素的产生。氮限制时，塔
玛亚历山大藻藻细胞具有相对较高的毒素含量。磷
限制时，塔玛亚历山大藻能分泌出更多的毒素【 。营
养盐限制条件下，毒素生成与化感作用强弱的一致
性提示毒素作为化感物质参与了藻间竞争。然而，
一 般认为麻痹性贝毒是一种胞内毒素，其作为化感
物质的可能性不大，N、P限制条件下塔玛亚历山大
藻生成更多的麻痹性贝毒可能是为了增强 自身抵
抗摄食压力的能力【l4】。塔玛亚历山大藻化感物质的
成分有待进一步的研究。
许多研究指出，胞外化感物质的分泌引致浮游
生物间的相互作用是影响浮游生物继发的一个重
要因素021。塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的生长存
在一定的化感作用，营养盐限制对这种化感作用有
一 定的刺激作用。可以设想，在东海原甲藻赤潮后
期，水体中营养盐将耗竭，此时，为竞争有限的营养
盐，塔玛亚历山大藻释放出大量的化感物质从而抑
制东海原甲藻的生长，使东海原甲藻赤潮迅速消
亡。现场水体检测发现，在东海原甲藻赤潮发生水
域，常年存在一定数量的塔玛亚历山大藻 ，其原因
可能与塔玛亚历山大藻的化感作用有关。
本研究还发现，共培养时，3种营养盐条件下的
塔玛亚历山大藻对东海原甲藻均可产生较强的抑
制作用，且 N、P限制条件下的抑制作用与富营养盐
条件下的情况非常相近，提示除了化感作用以外，
塔玛亚历山大藻尚存在其他机制抑制东海原甲藻
的生长。有研究表 明藻类之 间存在接触抑制作
用 ，具细胞壁的塔玛亚历山大藻可能对不具细胞
壁的东海原甲藻产生较强的细胞接触死亡效应。我
们对此正在作进一步的研究。
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