全 文 ：武汉植物学研究 1999, 17( 3) : 197～200
Journal of Wuhan Botanical Research
光质对中华盒形藻生长及生化组成的影响
王 伟
(厦门大学生物学系 厦门 361005)
提 要 中华盒形藻的增殖率在白光下最大, 蓝光下次之, 红光下最小。叶绿素、蛋白质的
合成明显受蓝光促进, 而红光下碳水化合物含量增加。脂类含量在蓝光、红光下均有所下降。
关键词 硅藻, 光质, 增殖率, 生化组成
硅藻是水域, 尤其是海洋中重要的初级生产者。许多研究表明, 光质影响浮游植物生理学的许多方
面, 如色素组成〔1〕、光合作用〔2〕、化学组成〔3〕及生长速率〔4〕等。本文以我国沿海常见的浮游硅藻——中华
盒形藻为材料, 比较蓝光、红光及白光对其细胞生长及生化组成的影响。
1 材料与方法
1. 1 材料
中华盒形藻( Bid dulphia sinensis )从厦门岛近海岸采集, 并分离成单种悬浮培养。培养液采用 Guil-
lard ( 1975) 〔5〕f/ 2 配方, 盐度为 30‰。红光( max 660 nm)、蓝光( max 440 nm )分别用进口滤光片 Plex ig las
627/ 3 和 Rosco lux br illiant No. 69过滤富含红光、蓝光的光源获得, 白光则利用日光灯光源。各种色光
的辐照度均调整为( 50±5) mo l·m- 2·s- 1。硅藻细胞在 12 h 光/ 12 h 暗〔( 23±1)℃〕的不同光质下适
应 5 d, 然后取相同数量的细胞继续培养, 每天摇匀 2 次,在指数生长期离心收集硅藻细胞( 4 000 r / min,
10 min)进行各种测定。
1. 2 分析方法
细胞日增殖率 ( d- 1)在中华盒形藻对数生长期间测定。= ln(N 1/N 0) / t1- t0。N 0, N 1分别为起始
时间 t0、终止时间 t1时的细胞数。叶绿素用 N, N-二甲基甲酰胺( DMF )浸提〔6〕。收集的硅藻细胞加入适
量 DMF, 置黑暗中浸提 1 h ( 4℃) , 然后测定 664 nm 处的光吸收。蛋白质提取按文献〔7〕, 用 Bradford
法〔8〕测定蛋白质含量。碳水化合物提取参照文献〔9〕, 用酚磺酸法〔10〕测定。脂类提取、测定按文献〔11〕。
2 结果与讨论
2. 1 不同光质下中华盒形藻的增殖率
中华盒形藻在白光( W)下的日增殖率最大,蓝光 ( B)下次之, 红光( R)下最小(图 1)。由于该藻是一
种海洋浮游硅藻种类, 其生活环境(近海面)的光质变化没有下层水域剧烈, 长期的适应、进化决定了白
光(光谱组成中富含 B、R)对其生长发育的影响较大。中华盒形藻的生长反应与许多硅藻种类相似。例
收稿日: 1998-05-29,修回日: 1998-08-10。作者:男, 1966年出生,副教授(博士) ,从事植物生理学及发育生物学
研究和教学工作。
国家自然科学基金资助项目( No. 39670076)。
细胞增殖率( d- 1)
Cell grow th rate
W. White light ; B. Blue light ; R. Red Light
图 1 光质对中华盒形藻细胞日增殖率的影响
Fig . 1 Ef fect of l ight qu al ity on grow th
rate ( d - 1) of B id dulph ia sinensi s
如, T halass iosir a p seud onana (伪海链藻)在 W 下增殖
率比蓝绿光下大〔12〕; 在 R 下, A mphid inium (前沟藻)的
生长比 W、绿光、紫光下慢〔13〕。一般认为这是由于各种
色光的光合作用可利用辐射( pho tosynt hetically usable
radia tion, PUR )不同所致。硅藻叶绿素和辅助色素对 B
的吸收比 R 大。在相同的 PUR 下, 细胞增殖率通常在
B 下较高,在 R 下降低〔9〕。
2. 2 光质对中华盒形藻叶绿素合成的影响
高等植物的叶绿体发育严格依赖光, 叶绿素 a 合成
受光敏色素的控制〔14〕。对低等植物, 尤其海洋微藻中叶
绿素合成的研究较少, 有关光受体的性质也不清楚〔15〕。
本研究表明, 在 DMF 中, 中华盒形藻叶绿素的吸收光谱
在红光区的吸收峰( 664 nm )和高等植物叶绿素 a 的非
常相似〔6〕(图 2) ; 其合成明显受 B 的促进,在 R 下的合成较少 (图 3)。在绿藻 Ulv a r ig id a(硬石莼)中发
现, B 对叶绿素合成的促进作用比 R强烈〔16〕。在 Chlor ella(小球藻 )、S cenedesmus (栅藻)中, 促进叶绿素
合成的最有效光是 B〔15〕,因此, B 促进藻类叶绿素合成可能是一种普遍现象。
波长( nm)
Waveleng th
图 2 中华盒形藻叶绿素在N, N-二甲基甲
酰胺中的吸收光谱
Fig . 2 Ab sorpt ion spect rum of ch lorophyl l of
Biddulp hia sinensis in N, N-dim ethylformamide
W.White light ; B. Blue light ; R. Red Light
图 3 中华盒形藻在白光、蓝光和红光下的
叶绿素合成〔叶绿素用 N, N- 二甲基甲酰胺浸
提,测定 664 nm 下的 OD 值确定含量( pg/ cel l)〕
Fig. 3 Chlor op hyll syn th es is of Biddulp hia
sinensis grow n under blue, red and w hite lig hts
(C hlorophyl l ext racted us ing N, N-dimeth yl-
formamide and deter mined at 664 nm)
2. 3 光质对中华盒形藻生化组成的影响
蛋白质、碳水化合物和脂类是硅藻生化组成的重要成分, 其含量受细胞周期及环境条件的影
响〔17, 18〕。表 1 说明, B 下中华盒形藻蛋白质合成增加, 碳水化合物、脂类含量降低 ;而 R 下碳水化合物合
成加强,蛋白质和脂类含量则下降,这与许多报道〔3, 9, 12〕是一致的。例如, 在 B 下,硅藻 Chaetocer os sp., S .
costatum 和 T . P seudonana 的蛋白质含量均有不同程度的增加〔12〕。Chlor ella 在 B 下碳水化合物仅占干
重的 15% , 而在 R 下则增加到 39% 〔3〕。在 Euglena(裸藻)、Chlor ogonium(绿梭藻)、Chlamydomonas (衣
藻 )、Cyclotella、Acetabularia(伞藻)、Scened esmus、Sp irulina (螺旋藻) 〔3〕和 Dity lum br ig htw ellii(布氏双
尾藻) 〔9〕中也获得类似的结果。细胞在 B 下合成较多的蛋白质, 有人认为是由于 B 促进糖酵解途径的酶
活性, 从而增加碳水化合物降解的速率〔3〕。但也有研究表明, 硅藻 D . br ig htw ellii、T . w eissf log ii (威氏海
链藻)在 R、W 或 B 下蛋白质合成〔9〕, C . p rotuberans在 B、W下的碳水化合物合成并无差异〔19〕。近来,有
人提出通过光质处理改变硅藻的生化组成, 以提高其作为水产养殖饵料的营养价值〔12〕。本研究结果支
198 武汉 植 物学 研究 第 17卷
持上述提议。
表 1 不同光质下中华盒形藻生化组成的变化
T able 1 Changes of bio chemical compositions o f Biddulp hia sinensis
g rown under different light quality
光 质
Ligh t qualit y
蛋白质 Protein
pg/ cell relative u nit
碳水化合物 C arboh ydrates
pg/ cel l r elat ive unit
脂类 Lipids
pg/ cell relat ive un it
白光 White l ight 32. 4 100 15. 6 100 24. 1 100
蓝光 Blue ligh t 38. 0 117 14. 2 91 21. 5 89
红光 Red l ight 27. 6 85 17. 8 114 17. 6 73
注:测定在对数生长期进行( As sayed during logarithmic p hase of diatom gr ow th)。
参 考 文 献
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EFFECT OF LIGHT QUALITY ON GROWTH AND
BIOCHEMICAL COMPOSITIONS OF A DIATOM
BIDDULPHIA SINENSIS
Wang Wei
( Dep artment of Biology, X iamen Univ er si ty Xiamen 361005)
Abstract T he effect of light quality on gr owth and bio chemica l composition of marine diat om B id dul-
phia sinensis w ere investig ated. Cell g rowt h r ate wa s g reater in w hite light t han in blue or r ed light .
Chlo rophy ll and pro tein synt hesis w er e m arkedly stimulated by blue light, wher eas carbohydrate syn-
thesis rat e incr eased under r ed light . L ipid content somew hat decr eased under blue o r r ed light.
Key words Diatom, Biochemical composition, Grow th r ate, L ight qualit y
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