全 文 :第 30卷第 4期
2011年 4月
水 产 科 学
F ISH ERIES SCIENCE Vol.30 No.4Apr.2011
不同浓度的 Cd2+ 、氮及其交互作用对小球藻和
微绿球藻生长及叶绿素荧光特性的影响
王 帅1 , 2 ,梁 英1
(1.中国海洋大学 海水养殖教育部重点实验室 ,山东 青岛 266003;2.国家海洋局
第一海洋研究所 海洋生物活性物质重点实验室 ,山东 青岛 266061)
摘 要:研究了不同的 Cd2+浓度与氮浓度交互作用对小球藻和微绿球藻生长及叶绿素荧光特性的影
响。结果表明 , Cd2+浓度 、氮浓度 、胁迫时间及三者的交互作用对小球藻和微绿球藻的生长及光合作用
均具有显著影响(P<0.05), 其中 Cd2+浓度对 2株微藻的 Fv/ Fm(光系统Ⅱ的最大光化学量子产量)和
Yield(光系统 Ⅱ的实际光能转化效率)影响最显著 , 氮浓度对 2 株微藻的 NPQ(非光化学淬灭)和微绿
球藻的 qP(光化学淬灭)影响最显著。相关性分析结果表明 , 2 株微藻的细胞密度 、叶绿素相对含量及
部分荧光参数(Fv/ Fm和 Yield)均与 Cd2+浓度呈显著的负相关关系。在低氮(55 μmol/ L)条件下 ,小球
藻和微绿球藻的荧光参数 Fv/ Fm 、Yield 和 NPQ 均有明显下降 ,细胞密度和叶绿素相对含量也均有不
同程度的降低。小球藻的 F v/ Fm和 Yield 在高氮(7040 μmol/ L)和低浓度 Cd2+条件下 ,下降幅度小 , 表
现为拮抗作用。试验还发现 , 在低氮和高氮条件下 , 高浓度 Cd2+对小球藻的胁迫作用加强 , 表现为协
同作用。微绿球藻在高氮条件下 , 其处理组间荧光参数差别不明显 , 表现为拮抗作用。
关键词:小球藻;微绿球藻;Cd2+浓度;氮浓度;叶绿素荧光
中图分类号:Q945.78 文献标识码:A 文章编号:1003-1111(2011)04-0210-05
收稿日期:2010-07-20; 修回日期:2010-09-25.
基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAD09A03);中国海洋大学海水养殖教育部重点实验室开放课题(200603).
作者简介:王帅(1983-),女 ,实习研究员 ,研究方向:微藻生理;E-mai l:w angshuai@fio.org.cn.通讯作者:梁 英(1967-),女 , 教
授 ,研究方向:微藻生理;E-mai l:yliang@ouc.edu.cn.
重金属污染和富营养化是当前全球水生态系
统的两个主要问题 。尽管对二者已有很多研
究[ 1-2] ,但很少考虑到二者之间的相互关系。有证
据表明两者之间可能存在相互作用过程[ 3-4] ,但在
自然的水生态系统中其作用的大小和关系尚不清
楚。重金属镉(Cd)为有毒元素 ,在水环境中不能被
生物降解 ,可抑制微藻光系统 II(PSII)的活性 、影
响 CO 2同化和卡尔文循环的酶活性。氮是组成叶
绿体的主要元素 ,叶绿体是微藻进行光合作用的场
所 ,氮的缺乏或过多势必对微藻的光合作用造成影
响。当微藻光合作用受到抑制时 ,会引起光合效率
的降低 ,藻细胞吸收的过剩光能需要通过热能和荧
光的形式散发出去。因此 ,叶绿素荧光的变化在一
定程度上反映了环境因子对微藻的影响[ 5-6] 。叶绿
素荧光分析技术具有快速 、准确 、灵敏 、对细胞无损
伤及需要样品量少等优点 ,是检测微藻受环境因子
胁迫状况最有发展前景的方法[ 7-9] 。本研究通过对
重金属 Cd2+与不同氮浓度下叶绿素荧光参数变化
的分析 ,希望为进一步了解营养盐缺乏 、富营养化
和重金属污染的相互关系及生态毒性效应提供理
论依据。
1 材料与方法
1.1 藻种及培养
试验用小球藻(Ch lorel la sp.)、微绿球藻
(N annochloris oculata)均为中国海洋大学微藻种
质库保存 , 代号分别为 MACC/C95 和 MACC/
C14 。
Cd2+浓度与氮浓度交互作用试验均在 500 m l
的三角烧瓶中进行 ,培养条件为:温度(25±1)℃,
盐度 28 ,光照度 5000 lx(连续光照)。根据预试验
结果将小球藻的 Cd2+浓度设定为 0 、20 、40 μmol/
L;微绿球藻的 Cd2+浓度设定为 0 、10 、30 μmol/L。
2株微藻的氮浓度均设定为 55 μmol/ L(低氮), 880
μmol/ L(对照)和 7040 μmol/ L(高氮)3 个浓度梯
度 ,其他营养盐均采用 f/2 培养基配方 。分别以不
添加 Cd2+的空白样作为对照组 ,将处于指数生长
期的小球藻和微绿球藻分别以 5.15×105 、3.5×
105个/ml的接种量离心洗涤后 ,分别加入不同浓度
的氮营养盐 ,再接入上述不同 Cd2+浓度的培养液
中进行培养;每个浓度 3个平行组 。培养过程中每
日随机调换培养瓶并摇动 3次。分别于胁迫后 24 、
DOI :10.16378/j.cnki.1003-1111.2011.04.001
48 、72 、96 h取样 ,进行叶绿素荧光各项参数 、细胞
密度(用血球计数板进行计数)及叶绿素相对含量
的测定。
1.2 叶绿素荧光参数 、叶绿素相对含量的测定及
数据处理
按照梁英等[ 9] 的方法 ,用 Water-PAM 水样叶
绿素荧光仪(Walz , Effelt rich , Germany)进行叶绿
素荧光参数和叶绿素相对含量的测定。
采用 SPSS11.5 软件进行三因子方差分析
(Cd2+浓度 、氮浓度和胁迫时间)及相关性分析。
2 结果
2.1 Cd2+ 、氮浓度交互作用对 2株微藻叶绿素荧
光各参数的影响
Cd2+浓度 、氮浓度及胁迫时间对小球藻叶绿素
荧光参数的影响见表 1。表 1 表明 , Cd2+浓度 、氮
浓度 、胁迫时间及三者的交互作用对小球藻的荧光
参数 Fv/Fm和 Yield 均有显著影响(P <0.05),其
中 Cd2+浓度对 Fv/Fm 、Yield和 qP 的影响最显著 ,
氮浓度对 NPQ 影响最显著。多重比较结果表明 ,
所测荧光参数在 Cd2+浓度的对照组时均达到最大
值 ,qP 在对照组与 Cd2+处理组(20 mo l/L)之间无
显著差异 。Cd2+浓度 40 μmol/L 处理组的上述荧
光参数均显著低于对照组(P <0.05)。在氮浓度的
对照组(880μmol/ L), Fv/Fm和 N PQ 达到最大值 ,
表明在该氮浓度条件下小球藻对 Cd2+的耐受性更
强;Yield 和 qP 在氮浓度为 880 μmol/L 和 7040
μmol/L 时达到最大值 ,且二者之间无明显差异性。
胁迫时间对小球藻的 Fv/Fm和 Yield 也有显著影
响 ,随着胁迫时间的延长 ,F v/Fm先下降后上升 ,在
72 h 时达到最低点。Yield 逐渐下降 , qP 和 NPQ
则无明显变化。小球藻的上述荧光参数与 Cd2+浓
度 、氮浓度之间的相关关系见表 3 、表 4。结果表
明 , Fv/Fm和 Yield 与 Cd2+浓度呈极显著的负相
关 ,qP 与 Cd2+浓度无明显相关性;胁迫时间为 48 、
72 h 时 ,qP 与氮浓度呈显著的正相关 ,其余荧光参
数与氮浓度无明显相关性 。
Cd
2+浓度 、氮浓度及胁迫时间对微绿球藻叶绿
素荧光参数的影响见表 2。表 2 表明 , Cd2+浓度 、
氮浓度 、胁迫时间及三者的交互作用对微绿球藻的
F v/Fm和 Yield 均有显著影响(P <0.05), 其中
Cd
2+浓度对 Fv/Fm和 Yield影响最显著 ,氮浓度对
qP 和 NPQ 影响最显著。多重比较结果表明 , Fv/
Fm和 Yield在 Cd2+浓度的对照组时达到最大值 ,
且均显著高于各处理组(P <0.05),qP 和 N PQ 在
Cd2+的对照组与各处理组之间无显著差异。在高
氮(7040μmol/ L)条件下 ,Fv/F m和 Yield达到最大
值 ,qP 和 N PQ 则在氮浓度的对照组(880 μmol/ L)
条件下为最大值 。胁迫时间也显著地影响了微绿
球藻各荧光参数 ,随着时间的延长 ,F v/Fm和 Yield
逐渐下降 , qP 和 NPQ 则逐渐上升 。微绿球藻的上
述荧光参数与 Cd2+浓度 、氮浓度之间的相关关系
见表 3 、表 4。结果表明 ,荧光参数 Fv/F m和 Yield
与 Cd2+浓度呈极显著的负相关 ,qP 与 Cd2+浓度无
明显相关性;仅 qP 与氮浓度在胁迫时间为 48 h时
呈显著的负相关 ,其余荧光参数与氮浓度无明显相
关性。
表 1 Cd2+浓度 、氮浓度和胁迫时间对小球藻荧光参数 、细胞密度及叶绿素相对含量影响的三因子方差分析(A)和多重比较(B)结果
项目 F v/ Fm Yield qP NPQ 细胞密度 叶绿素相对含量
(A) Cd2+浓度 F 1958.052 1698.689 8.974 45.147 10913.972 1612.060
氮浓度 223.771 112.243 6.505 45.439 10790.833 1055.397
时间 254.371 212.871 0.857 1.956 3424.692 253.888
Cd2+浓度×氮浓度 94.594 62.804 2.981 21.016 4532.109 326.702
Cd2+浓度×时间 81.539 39.978 4.845 11.073 2843.069 143.211
时间×氮浓度 45.617 44.911 5.168 12.340 2635.800 238.834
Cd2+浓度×氮浓度×时间 6.575 12.101 3.889 13.510 1404.842 80.132
Cd2+浓度 P-level <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
氮浓度 <0.001 <0.001 0.003 <0.001 <0.001 <0.001
时间 <0.001 <0.001 0.467 0.128 <0.001 <0.001
Cd2+浓度×氮浓度 <0.001 <0.001 0.025 <0.001 <0.001 <0.001
Cd2+浓度×时间 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
时间×氮浓度 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
Cd2+浓度×氮浓度×时间 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
(B) Cd2+浓度 40a20b0c 40a20 b0c 40a20b0 b 40a20b0c 40a20b0c 40a20b 0c
氮浓度 55a7040b880c 55a7040b 880b 55a880ab 7040 b 55a7040b880c 55a880b7040c 55a880b 7040c
时间 72a96b 48b24c 72a48a96a24b 72a24a48a96a 72 a96a24a48a 24a48b72c96d 24a48b 72c96d
211第 4期 王 帅等:不同浓度的Cd2+ 、氮及其交互作用对小球藻和微绿球藻生长及叶绿素荧光特性的影响
表 2 Cd2+浓度 、氮浓度和胁迫时间对微绿球藻荧光参数 、细胞密度及叶绿素相对含量影响的三因子方差分析(A)和多重比较(B)结果
项目 F v/ Fm Yield qP NPQ 细胞密度 叶绿素相对含量
(A) Cd2+浓度 F 1060.449 2424.772 1.345 2.116 31863.077 252.093
氮浓度 112.056 172.757 25.861 72.526 14551.673 114.350
时间 128.012 199.675 8.699 4.430 14801.127 132.069
Cd2+浓度×氮浓度 65.842 243.188 7.502 23.776 6054.470 73.401
Cd2+浓度×时间 42.410 42.789 7.364 10.654 10128.742 85.411
时间×氮浓度 15.914 44.181 13.718 1.554 4364.467 38.739
Cd2+浓度×氮浓度×时间 8.303 60.004 4.323 2.589 2665.384 31.199
Cd2+浓度 P-level <0.001 <0.001 0.267 0.128 <0.001 <0.001
氮浓度 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
时间 <0.001 <0.001 <0.001 0.006 <0.001 <0.001
Cd2+浓度×氮浓度 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
Cd2+浓度×时间 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
时间×氮浓度 <0.001 <0.001 <0.001 0.173 <0.001 <0.001
Cd2+浓度×氮浓度×时间 <0.001 <0.001 <0.001 0.006 <0.001 <0.001
(B) Cd2+浓度 30a10b0c 30a10 b0c 10a0a30 a 30a10a0a 30a10b0c 30a10b 0c
氮浓度 55a880b7040c 55 a880 a7040 b 55a7040b 880c 55a7040b880c 55a7040b880c 55a7040b 880c
时间 96a72b 48c24 d 96a72b48c24d 24a72b 48b96b 72a24a48ab 96b 24a48b72c96d 24a48a72b96c
表 3 小球藻和微绿球藻叶绿素荧光参数 、细胞密度及叶绿
素相对含量与 Cd2+浓度的相关系数
胁迫时间
h
参数 相关系数小球藻 微绿球藻
F v/ Fm -0.875** -0.595**
Yield -0.797** -0.666**
qP -0.535** -0.307
24
NPQ 0.140 0.424*
细胞密度 -0.624** -0.453*
叶绿素相对含量 -0.619** -0.699**
F v/ Fm -0.918** -0.808**
Yield -0.919** -0.765**
48
qP -0.051 -0.197
NPQ -0.343 -0.126
细胞密度 -0.575** -0.806**
叶绿素相对含量 -0.499** -0.565**
F v/ Fm -0.903** -0.843**
Yield -0.916** -0.807**
72
qP -0426* 0.036
NPQ -0.534** -0.098
细胞密度 -0.520** -0.680**
叶绿素相对含量 -0.491** -0.600**
F v/ Fm -0.795** -0.817**
Yield -0.825** -0.765**
96
qP -0.164 0.305
NPQ -0.525** -0.335
细胞密度 -0.527** -0.612**
叶绿素相对含量 -0.513** -0.585**
注:**表示相关性极显著(P<0.01);*表示相关性显著(P
<0.05).表 4同.
表 4 小球藻和微绿球藻叶绿素荧光参数 、细胞密度及叶绿
素相对含量与氮浓度的相关系数
胁迫时间
h
参数 相关系数小球藻 微绿球藻
Fv/ Fm 0.185 0.238
Yield 0.173 0.102
24
qP 0.084 -0.080
NPQ -0.045 0.215
细胞密度 0.521** 0.195
叶绿素相对含量 0.398* 0.099
Fv/ Fm 0.047 0.205
Yield 0.210 0.089
48
qP 0.443* -0.480*
NPQ -0.302 0.225
细胞密度 0.475* 0.088
叶绿素相对含量 0.681** -0.182
Fv/ Fm 0.058 0.295
Yield 0.092 0.330
72
qP 0.398* 0.352
NPQ 0.252 0.167
细胞密度 0.615** -0.004
叶绿素相对含量 0.678** 0.155
Fv/ Fm 0.006 0.300
Yield -0.005 0.351
96
qP -0.035 0.119
NPQ 0.255 0.022
细胞密度 0.572** 0.032
叶绿素相对含量 0.663** 0.256
2.2 Cd2+ 、氮浓度交互作用对 2株微藻细胞密度
和叶绿素相对含量的影响
Cd2+浓度 、氮浓度及胁迫时间对 2 株微藻细胞
密度和叶绿素相对含量的影响见表 1及表 2。结果
表明 ,Cd2+浓度 、氮浓度 、胁迫时间及三者的交互作
用对 2株微藻的细胞密度和叶绿素相对含量均有
显著影响(P<0.05)。2 株微藻的细胞密度和叶绿
素相对含量与 Cd2+浓度 、氮浓度之间的相关关系
见表 3 及表 4 , 由表得知 , 2株微藻的细胞密度与
Cd2+浓度均呈显著的负相关。小球藻的叶绿素相
对含量与 Cd2+浓度呈显著的负相关 ,微绿球藻的
叶绿素相对含量与 Cd2+浓度无明显相关性。小球
藻的细胞密度与氮浓度呈显著的正相关 ,微绿球藻
的细胞密度与氮浓度无明显相关性。胁迫时间对 2
212 水 产 科 学 第 30卷
株微藻的细胞密度和叶绿素相对含量也有显著影
响(P<0.05),与对照组相比 ,随着胁迫时间的延
长 ,细胞密度和叶绿素相对含量下降的幅度逐步增
大 ,在胁迫 96 h 后 ,小球藻和微绿球藻的细胞密度
分别下降为对照组的 2.98%和 1.78%,叶绿素相
对含量分别下降为对照组的 0.31%和 0.99%。
3 讨论
海洋微藻的光合作用和生长主要受到氮和磷
的影响 ,在氮限制的微藻中 ,光合作用与氮的吸收
和同化之间的相互关系更为密切[ 10] 。迄今为止 ,用
叶绿素荧光法研究氮浓度对微藻光合作用和生长
的影响较少[ 11-13] 。F v/Fm是光系统 Ⅱ最大光化学
量子产量 ,在非胁迫条件下其变化很小且不受物种
和生长环境影响 ,胁迫条件下该参数则明显下降 ,
常被作为判断发生光合作用光抑制的标准[ 14-15] 。
本试验结果表明 ,在低氮(55 μmo l/L)条件下 ,小球
藻和微绿球藻的 Fv/Fm由接种时的 0.65 ~ 0.7降
至培养结束时的 0.1 ~ 0.3。Fv/F m比值的下降反
映了氮限制时对微藻光系统 Ⅱ反应中心具有破坏
作用 ,而且在氮限制时 ,由于微藻无能力修复光系
统Ⅱ反应中心的破坏 ,所需氨基酸的减少导致蛋白
质的合成受到限制[ 10] 。将杜氏盐藻(Dunaliel la
tert iolecta)放入氮限制(40 ~ 100 μmol/L)的培养
基中培养 4 d后 ,光合能力下降 ,其最大光化学量子
产量 Fv/Fm比值由 0.6 降至 0.2[ 16] 。杜氏盐藻在
氮限制 3 d后 ,细胞内叶绿素含量 、光合能力 、F v/
Fm值均下降 , 其中 , Fv/Fm 由 0.6 降至 0.41 ~
0.46[ 17] 。
Yield是光系统 Ⅱ在环境胁迫条件下的实际原
初光能捕获效率 ,可反映出实际的反应中心的光化
学反应效率。qP 则反映了当光系统 Ⅱ反应中心传
递受阻 ,以热或其他形式耗散的能量。本试验在低
氮(55μmol/ L)条件下 , 2株微藻的其他荧光参数
(Yield和 qP)、细胞密度和叶绿素相对含量也都有
不同程度的下降 ,说明缺氮或低氮影响植物的生长
发育 ,尤其对叶绿素包括光合酶及色素分子在内的
蛋白质合成影响极大 ,最终造成光合能力下降 ,加
剧了 Cd2+对其毒性 ,表现为协同作用 。试验中发
现 ,在低浓度 Cd2+处理下 , 小球藻和微绿球藻的
NPQ 值高于对照组 ,表明其卡尔文循环的活性受
抑制的程度增大 , 光系统 Ⅱ的潜在热耗散能力增
强 ,对藻体自身是一种保护作用。
本试验结果表明 , 在低氮和高氮(55 、7040
μmol/L)条件下 ,高浓度 Cd2+对小球藻的胁迫作用
加强 ,表现为协同作用。余国营等[ 3] 对浮萍也得出
了相似的研究结果 。Wang 等[ 18] 报道 ,富氮营养盐
条件下可以明显增加假微型海链藻(Thalassiosira
pseudonana)对 Cd2+的吸收。本试验中 ,在高氮条
件下 ,微绿球藻各荧光参数下降幅度很小 ,并且对
照组与各处理组之间的差别较小 ,表明高氮条件可
以有效地缓解重金属 Cd2+对微绿球藻的毒性 ,表
现为拮抗作用。其原因可能是在重金属污染的环
境条件下 ,藻类能够被诱导产生一种称为植物螯合
的金属结合蛋白和金属硫蛋白 M T(Metero thion-
ains ,MT),这 2种蛋白靠多肽结合有毒的金属离子
解毒 ,进而保护细胞免受伤害 ,增强了藻类对重金
属的耐受能力[ 19] 。但也有报道显示藻细胞对氮源
的过量吸收会影响细胞分裂 。董彩霞等[ 20] 研究发
现 ,高氮处理 4个高蛋白小麦品种 ,在饱和光照下
的 F v/Fm 、Yield均显著低于对照组。石岩峻等[ 21]
报告 ,高氮条件下 ,微小原甲藻(Prorocentrum min-
imum)的生物量低于低氮和中氮 ,这可能是植物种
间差异 、不同藻种和培养条件(包括接种密度 ,是否
充气 ,营养盐浓度等)造成的。
叶绿素荧光技术以植物体内叶绿素作为天然
探针 ,包含了丰富的关于光合作用的信息 ,极易受
逆境因素影响 ,是快速 、灵敏和无损伤地研究和测
定逆境对植物光合作用的理想方法 。从荧光参数
F v/Fm 、Yield 、qP 和 NPQ的变化趋势可以说明 ,逆
境下不同微藻品种其光系统 Ⅱ原初光能转换效率 、
光系统 Ⅱ实际的光能捕获效率 、光合氧化 、热耗散
等过程是不同的 ,因此 ,可以通过测定叶绿素荧光
参数的变化 ,来评价 Cd2+与氮浓度交互作用对不
同微藻品种的影响 。这一技术在抗逆微藻品种的
筛选上显示出良好的应用前景 ,但能否直接用作抗
逆鉴定指标 ,还需要针对不同的微藻品种进行大量
的实验研究 ,以确定该法的可靠性和适应性。
参考文献:
[ 1] 金相灿.中国湖泊富营养化及其防治研究[ M] .北京:
中国环境科学出版社 , 1990:46-50.
[ 2] 陈静生 , 周家毅.中国水环境重金属研究[ M] .北京:
中国环境科学出版社 , 1992:41-72.
[ 3] 余国营 ,徐小清 , 张晓华.富营养化与污染物间的相互
作用及其生态效应[ J] .生态学杂志 , 2000 , 19(4):12-
17.
[ 4] 王修林 ,张莹莹 , 杨茹君 ,等.不同浓度的营养盐(NO 3-
N , PO 4-P)条件下 Pb(I I)对 2 种海洋赤潮藻生长影响
的研究[ J] .中国海洋大学学报:自然科学版 , 2005 , 35
(1):133-136.
[ 5] Parkhill J P , Maillet G , Cullen J.Fluo rescence-ba sed
maximal quantum y ield fo r PSI I as a diagnostic of nu-
trient stress [ J] .J Phyco l , 2001 , 37(4):517-529.
[ 6] 李鹏民 ,高辉远 , Strasser R J.快速叶绿素荧光诱导动
力学分析在光合作用研究中的应用[ J] .植物生理与
分子生物学学报 , 2005 , 31(6):559-566.
[ 7] Bea rdall J , Be rman T , Heraud P , e t al.A comparison o f
methods for detection of phosphate limitation in mi-
c roalgae [ J] .Aquat Sci , 2001 , 63(1):107-121.
[ 8] Beardall J , Young E B , Robe rts S.Approaches fo r de-
te rmining phy toplankton nutrient limitation[ J] .Aqua t
213第 4期 王 帅等:不同浓度的Cd2+ 、氮及其交互作用对小球藻和微绿球藻生长及叶绿素荧光特性的影响
Sci , 2001 , 63(1):122.
[ 9] 梁英 , 王帅 , 冯力霞 , 等.重金属胁迫对纤细角毛藻生
长及叶绿素荧光动力学的影响[ J] .中国海洋大学学
报:自然科学版 , 2008 , 38(1):59-67.
[ 10] Richard J G , Julie L R , Richard M G , et al.Response
of the pho tosynthetic apparatus of Phaeodacty lum tri-
cornutum (Bacillariophyceae)to nitrate , pho sphate o r
iron starv ation [ J] .J Phyco l , 1993 , 29(6):755-766.
[ 11] Fidalgo J P , Gid A , To rres E , e t al.Effects of nitro gen
source and g row th phase on prox imate bio chemical
composition , lipid classes and fatty acid pro file of the
marine microalga Isochry sis galbana[ J] .Aquaculture ,
1998 , 166(1/ 2):105-116.
[ 12] 尹翠玲 ,梁英 , 张秋丰.氮浓度对球等鞭金藻 3011 和
8701 叶绿素荧光特性及生长的影响[ J] .水产科学 ,
2008 , 27(1):27-31.
[ 13] Lourenco S O , Ba rba rino E , Mancini-Filho J , et al.
Effects of different nitrog en sources on the g rowth and
biochemical profile of 10 ma rine micr oalg ae in batch
culture:an eva luation fo r aquaculture [ J] .Phyco log ia ,
2002 , 41(3):158-168.
[ 14] Bjorkman O , Demmig-Adams B.Regulation of pho to-
synthe tic light energ e capture conversion and dissipa-
tio n in leaves of higher plants[ J] .Ecophysio l Pho to-
synthesis , 1994 , 100(2):17-47.
[ 15] Demmig-Adams B , Adams W W Ⅲ.Pho topro tection
and o ther responses of plants to high light stress [ J] .
Annu Rev P lant Phy sio l Plant Mol Biol , 1992 , 43(2):
599-626.
[ 16] Young E B , Bea rdall J.Photo synthetic function in Du-
naliella tertiolecta (Chlo rophyta)during a nitrog en
starva tion and recovery cycle [ J] .J Phycol , 2003 , 39
(5):897-905.
[ 17] Erica B , John B.Rapid ammonium and nitrate-induced
pe rturbations to chla fluo rescence in nit rog en-stre ssed
Dunalie lla tertiolecta (Chlorophy ta)[ J] .J Phyco l ,
2003 , 39(2):332-342.
[ 18] Wang W X , Rober t C H D.Metal uptake in a coastal
diatom influenced by major nut rients(N , P , and Si)
[ J] .Wat Res , 2001 , 35(1):315-321.
[ 19] 李定坚 ,徐明芳 , 许忠能 , 等.不同环境下镉对小球藻
吸收磷速率的影响[ J] .海洋科学 , 2006 , 30(4):25-30.
[ 20] 董彩霞 ,赵世杰 , 田纪春 , 等.不同浓度的硝酸盐对高
蛋白小麦幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响[ J] .作物
学报 , 2002 , 28(1):59-64.
[ 21] 石岩峻 ,胡晗华 , 马润宇 , 等.不同氮磷浓度水平下微
小原甲藻对营养盐的吸收及光合特性[ J] .过程工程
学报 , 2004 , 4(6):554-560.
The Interaction Effects of Cd
2+
and N Concentrations on Growth and Chlorophyll
Fluorescence Characteristics in Algae Chlorella sp.and Nannochloris oculata
WANG Shuai1 , 2 ,LIANG Ying1
(1.The Key Labor atory of M ariculture , Minist ry o f Educa tion , Ocean Univ ersity of China , Qingdao 266003 , China;
2.The Key Labo rato ry of Marine Bio lo gical Active Substance s , The First Institute o f Oceanog raphy , SOA ,
Qingdao 266061 , China)
Abstract:T he inte raction ef fects o f dif ferent Cd2+ and N concentrations on g row th and chlorophy ll f luo-
re scence parameters in green alg ae Chlorel la sp.and Nannochloris oculata were investiga ted.By three-fac-
to r analy sis o f v ariance , Cd2+ concentrations , N concentrat ions , st ress t ime and their interaction w ere all
show ed to have significant ef fects on the chlorophy ll fluorescence parameters , relat ive chlo rophy ll content
and cell density of the algae(P<0.05), especially Cd2+ concentrations having the very significant effect on
the parame ters F v/Fm(maximal pho tochemical eff iciency of PSII)and yield(actual photochemical ef ficiency
of PSII)in the algae w hile N concentrations showing the very signif icant ef fect on bo th NPQ(non-pho to-
chemical quenching)in the alg ae and QP(pho to chemical quenching)in N.oculata.Fo r bo th alg ae , there
were significant negative co rrelat ions betw een the cell density , relat ive chlo rophy ll content and some f luo-
re scence parameters(Fv/F m and Yield)w ith Cd2+concentrations.The pa rameters Fv/F m , yield and NPQ ,
as w ell as the cell density and relative chlo rophyl l content w ere decreased in the algae exposed to low N
concentration(55 μmol/ L).Under high N concentration(7040 μmol/L)and low Cd2+ concentration(20
μmol/L), however , the parameters F v/Fm and yield in Chlorella sp.reached the maximum , indicating that
high N concentra tion led to reduce the Cd2+tox icity in Chlorel la sp.The ef fect o f high Cd2+ concentrat ion
w as enhanced at low and high N concentrations in Chlorella sp.,which show ed synergy .Fo r N.oculata ,
there w as no signif icant difference in fluorescence parameters , and antagonism among the Cd2+ t reatment
groups under high-N condition exposure.
Key words:Chlorella sp.;Nannochlorisoculata;Cd2+ concentration;N concentration;chlorophy ll fluorescence
214 水 产 科 学 第 30卷