全 文 ：Marine Sciences/Vol.27, No.10/2003 73
研究报告REPORTS
* 教育部重点课题 01141 号和广州市科委基金项目
2001-J-010-01号。
第一作者:郑文杰 , 出生于 1957年 , 博士 ,教授 , 主要研究方
向:(1)微量元素硒的生物有机化;(2)含硒小分子有序分子
膜。E-mail:tzhwj@jnu.edu.cn
收稿日期:2002-07-12;修回日期:2003-02-23
分子生物学研究表明 ,硒(Se)是唯一受基因调控
的人体必需微量元素 ,硒代半胱氨酸被认为是人体必
需的第 21种氨基酸 。硒具有重要的生理功能 ,硒的缺
乏或过剩都将导致多种疾病 [1 ,2 ] 。研究表明有机态硒
毒性低 , 生物活性高且易为人和动物吸收利用 , 是安
全高效的补硒制剂 。利用生物富集和转化途径将无机
硒转化为有机硒是开发有机硒的重要途径 [3 ] , 许多微
生物 、植物甚至动物都被作为硒的生物有机化载体进
行研究 , 且已开发出高附加值的富硒产品 。螺旋藻
(Spirulina)是一种高营养价值的多细胞丝状藻 , 蛋白
质含量高达 55%～ 70%, 富含多种生物活性物质 , 且
营养均衡 ,具有很强的医疗保健功能 ,被誉为“未来最
理想的食品” 。光合自养的螺旋藻具有生长速度快 、培
养简便 、对无机硒有较强耐性及工业化生产技术成熟
等优点 ,是对硒进行生物有机化的理想载体 。然而 ,过
量的硒对生物具有毒性 ,生物载体对硒胁迫的耐受能
力究竟有多大 ?这方面已有关于硒抑制螺旋藻生长的
研究报道 , 但大多数是关于富硒培养过程中的一般性
观察研究报道 ,且不同作者报道的抑制生长的浓度差
异较大 , 特别是对高硒胁迫下螺旋藻的生长情况缺乏
系统研究 。另一方面碲与硒同主族 , 性质相似 , 1993
年欧阳政等曾报道酵母对无机碲的生物有机化作用 ,
并从富碲酵母中检测到含碲氨基酸的存在 。对于碲在
其他生物体中的富集和转化未见研究报道 ,因此研究
硒 、碲胁迫对钝顶和极大螺旋藻生长的影响具有重要
意义 。
1 材料和方法
1.1 藻种
钝顶螺旋藻 (S.platensis)和极大螺旋藻 (S.
maximum)藻种 ,由暨南大学水生生物研究所藻种室提
供 。
1.2 培养条件和方法
250mL三角烧瓶中加入 100 mL Zarrouk培养液 ,
接种螺旋藻并调节 OD560nm=0.10 , 温度 27 ℃±2℃,
初始 pH值 8.5 , 光照强度 4 000 lx , 光照时间 24 h/d ,
定时添加蒸馏水补充水分蒸发 ,每天摇匀 3到 5次 。
1.3 硒 、碲储备液
1号:100 g/L硒(碲);2号:10 g/L硒(或碲)
1.4 硒 、碲添加方法
方法 1:在 9个培养瓶中以接种之日为第 1天 ,
第 1天分别一次性加硒(或碲)0(对照 , CK)、25 、50 、
100、200 、400 、600 、800 、1 000 mg/L ,组成系列不同硒 、
碲浓度胁迫实验 。
硒碲胁迫对两种螺旋藻生长的影响 *
郑文杰1 , 2 贺鸿志 1 黄 峙 1 ,2 杨 芳 1 郭宝江 2
(1暨南大学广州 510632)
(2华南师范大学 广州 510631)
提要 研究了硒(Na 2SeO 3)和碲(Na 2TeO 3)胁迫对钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)和极大螺
旋藻(Spirulina maximum)生长的影响 。结果表明 ,两种藻对硒 、碲表现出不同的耐性 。对于 S.
platensis ,CSe≤200 mg/L促进生长 ,CTe<100mg/L影响不大 ,C Te≥100 mg/L抑制生长 , CSe≥800
mg/L或 CTe=400 mg/L藻死亡;而对于 S .maximum , CSe=25 mg/L时促进生长 , CTe≤25 mg/L
无影响 ,CTe≥50 mg/L明显抑制生长 ,CSe≥800 mg/L或 CTe≥600 mg/L则死亡 。而在培养周期
内分次添加硒 、碲 ,当累计达到 CSe(CTe)=800 mg/L ,两种藻仍能正常生长 。表明硒 、碲添加方
式不同 ,产生明显不同的效应 。
关键词 硒 ,碲 ,螺旋藻(Spirulina),生物富集 ,生长
中图分类号 Q945 文献标识码 A 文章编号 1000-3096(2003)10-0073-06
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图 1 不同硒浓度(mg/L)胁迫下 S.platensis(A)和 S.maximum(B)的生长曲线
Fig.1 The growth curve of S.platensis(A)and S.maximum(B)under stress of different concentration(mg/L)selenium
方法 2:在第 1 ～ 8天每天分别添加硒(或碲)25 、
50 、75、100、125、150 、175 、100 mg/L ,总计 800 mg/L。
方法 3:每天加硒(或碲)100 mg/L , 总计达 800
mg/L。
方法 4:从第 1天开始 , 每 2天加硒 (或碲)200
mg/L ,总计达 800 mg/L 。
方法 5:从第 1天开始 , 每 2天加硒 (或碲)100
mg/L ,总计达 800 mg/L 。
硒 、碲添加浓度少于或等于 100 mg/L用 2号液
添加 ,超过 100 mg/L用 1号液添加 ,忽略添加液对培
养液总体积的影响 。
1.5 生长速率曲线的测定
按文献 [ 4] 的方法每天同一时间在 752分光光
度计上 , 1 cm比色皿 ,波长 560 nm处测定螺旋藻吸光
度值(OD 560),该值即代表螺旋藻的生物量 。以时间 T
(d)为横坐标 ,OD值为纵坐标 ,绘制生长曲线 。
2 实验结果与讨论
2.1 硒胁迫对螺旋藻生长的影响
2.1.1 不同浓度硒胁迫对螺旋藻生长的影响
情况 不同浓度硒胁迫(一次性添加 , 即按方法 1添
加)下 S.platensis和 S .maximum的生长曲线见图 1 ,
在螺旋藻培养周期 (13 d)内 , 对于 S.platensis(图
1-A),CSe≤200 mg/L促进生长 ,硒浓度(CSe)达到 400
mg/L时在初期抑制后期却促进生长 。这与以往的研
究认为硒只在低浓度促进 S.platensis生长存在较大
差别 [5 ] , 而与最近李志勇等[ 6]的研究结果接近 。即使
CSe=600 mg/L , 藻在后期生长仍得以恢复 ,可能是由
于前期部分藻体死亡后消耗了培养液中的硒的缘故 ,
当 CSe≥800 mg/L时 , 藻死亡 。对于 S.maximum(图
1-B), CSe=25 mg/L促进生长 ,大于 50 mg/L抑制 , 达
到 600 mg/L时在培养初期严重抑制而后期藻生长又
得以恢复;超过 800 mg/L S.maximum死亡。关于螺旋
藻对硒毒的最大耐受浓度 , 与周志刚 [7 ]报道的 400
mg/L有很大差别。硒对两种螺旋藻的 96EC50分析结
果见表 1 , S .platensis和 S.maximum的 96EC50值分别
为 245.8和 469.9 mg/L ,说明硒对 S .platensis的生长
抑制作用比 S.maximum强 。
2.1.2 不同加硒方法对螺旋藻生长的影响 4
种不同方法添加硒时 S .platensis和 S.maximum的生
长曲线见图 2。对 S.platensis(图 2-A),按方法 2 、3加
硒对藻生长影响不大 ,按方法 4则抑制生长 。但对 S.
maximum(图 2-B),按方法 2 、3 、4初期抑制后期却促进
藻的生长 , 促进作用表现为:方法 3>方法 4>方法
2。其中方法 2的作用较弱 ,这可能与方法 2后期连续
加入高浓度硒有关 。与方法 1的情况比较 , 其他 3种
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图 2 4种不同方法添加硒时 S.platensis(A)和 S.maximum(B)的生长曲线
Fig.2 The growth curve of S.platensis(A)and S.maximum(B)under stress of selenium added with 4 different measures
图 3 不同浓度(mg/L)碲胁迫下时 S.platensis(A)和 S.maximum(B)的生长曲线
Fig.3 The growth curve of S.platensis(A)and S.maximum(B)under stress of different concentration(mg/L)tellurium
不同浓度碲胁迫(按方法 1添加)下 S .platensis和
S.maximum的生长曲线见图 3 , 从图 3可知对于 S.
platensis(图 3-A),低碲对生长影响不大 , 25 mg/L和 50
mg/L碲浓度(CTe)下的生长曲线与对照较接近;CTe≥
100 mg/L有明显抑制;CTe≥400 mg/L藻死亡 ,细胞破
裂 , 内容物溢出 。对于 S.maximum(图 3-B), CTe ≤25
mg/L影响不大 , CTe≥50 mg/L前期抑制生长 ,但在后
期又恢复生长;CTe≥600mg/L藻死亡(图 3B)。上述结
果表明碲胁迫对螺旋藻生长的影响与硒胁迫类似 ,
不过在实验浓度范围内没有观察到低碲促进螺旋藻
生长的现象 , 这可能与硒碲的生化性质差异有关 。碲
对两种螺旋藻的 96EC50分析结果见表 2 , S.platensis
和 S.maximum 的 96EC50值分别为 188.4和 616.9
mg/L , 说明碲对 S.platensis的生长抑制作用比 S.
方法加硒累计达到 800 mg/L时藻均生长良好 , 说明
分次加硒有利于提高两种螺旋藻对硒毒的耐性 。尤其
是方法 2更符合螺旋藻生长和生物量增加的规律 ,即
在前期生长缓慢 ,生物量小 ,中期生长快 ,生物量增加
迅速 。因此在生长前期硒添加量不宜过高 ,而中期和
后期可适当提高硒浓度 。按方法 3和 4 , 分次等量加
入 ,使藻生物量较小的前期受到较高硒浓度的胁迫而
不利于生长 ,而后期出现硒浓度相对不足 。
2.2 碲胁迫对螺旋藻生长的影响
2.2.1 不同浓度碲胁迫对螺旋藻生长的影响
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图 4 4种不同方法添加碲时 S.platensis(A)和 S.maximum(B)的生长曲线
Fig.4 The growth curve of S.platensis(A)and S.maximum(B)under stress of tellurium added with 4 di fferent measures
maximum强。
另外 , 值得提及的是 , 在实验中发现在碲胁迫下
的螺旋藻培养液散发出一种类似蒜味的强烈刺激性
的气味 。周志刚等[ 7]在进行硒化螺旋藻培养时也报道
过类似现象 ,并认为可能是藻细胞通过生理生化过程
将亚硒酸根离子转变成易挥发的硒化合物 。考虑到硒
碲性质的相似性 ,是否螺旋藻也能将亚碲酸钠转化为
挥发性的碲化物还待研究 。
2.2.2 不同加碲方法对螺旋藻生长影响情况
的比较 4种不同方法添加碲时 S.platensis和 S.
maximum的生长曲线见图 4。从图 4可知 ,4种方法的
碲胁迫均抑制两种螺旋藻的生长 , 而高碲对 S.
platensis的生长抑制作用较 S.maximum强 ,其中按方
法 2添加碲对藻生长最有利 , 方法 3又较方法 4有
利 。而与方法 1情况比较 , 说明分次加碲有利于提高
螺旋藻对碲的耐受力 ,实验发现采收时大部分藻能透
过 300目的丝网 , 表明分次添加高浓度碲虽然不会使
藻死亡 , 但可能导致藻体发育不正常 。方法 2加碲对
螺旋藻生长抑制和藻体的破坏作用比其他方法都小 ,
这与加硒相似 。按方法 3和 4分次等量添加 , 使得藻
生物量较小的前期受到较高碲浓度的胁迫而不利于
生长 。
2.3 硒 、碲对螺旋藻生长影响的比较
从图 5和图 6可知 , 硒胁迫和碲胁迫对螺旋藻
生长的影响情况相似 , 碲比硒的抑制作用稍强;按方
法 3(图 5)硒、碲均抑制 S .platensis的生长 , 而对 S.
maximum ,硒抑制作用则比碲稍强 。比较图 3和图 5还
可以发现 , 按方法 5分别添加硒 、碲对 S.platensis和
S .maximum生长抑制作用显然比方法 3小;碲对 S.
platensis的抑制作用比硒更强 , 而对 S.maximum则相
反 。另外 ,从图 5-A可知当硒 、碲浓度均达到 800 mg/L
后 , S.platensis生长曲线明显下降 ,而 S.maximum则
仍能耐受 ,说明在分次等量硒 、碲的情况下 , S.maxi-
mum对硒 、碲的耐受能力比 S.platensis强 , 这可能与
S .maximum上浮性好 , 生长速度比 S.platensis快有
关 。
上述实验结果表明螺旋藻对硒 、 碲胁迫的耐受
力 , 因藻种及硒 、碲添加方法和添加量(浓度)不同而
异 。且在生长周期的不同时刻 ,由于螺旋藻的生长速
度不同 ,对硒碲的吸收转化速度呈动态变化 。螺旋藻
的生长发育及对硒碲的吸收转化是一个复杂的动态
过程 。在某一时刻加入一定量的硒或碲 ,而在不同的
时刻 , 不同的藻体实际面临的硒或碲的浓度是不同
的 。因此 ,不同的作者所报道的数据有所不同 ,甚至有
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Marine Sciences/Vol.27, No.10/2003 77
图 5 采用方法 3加硒、碲时 S.pla tensis(A)和 S.maximum(B)的生长曲线
Fig.5 The growth curve of S.platensis(A)and S.maximum(B)under stress of selenium and tellurium added with measure 3
图 6 采用方法 5加硒、碲时 S.platensis(A)和 S.maximum(B)的生长曲线
Fig.6 The growth curve of S.pla tensis(A)and S.maximum(B)under stress of selenium and tellurium added with measure 5
较大差异 。人们在使用这些数据时应特别注意其培养
条件 、添加硒或碲的方式及方法的异同性 。另一方面 ,
关于硒或碲对生物体的毒性 , 1993年欧阳政等的研
究发现碲对酵母的毒性比硒的大 ,硒对酵母的致死浓
度比碲高约一个数量级 ,而在本文的研究结果中发现
硒 、碲对于两种螺旋藻的毒性差异并不是很大 , 说明
不同物种对硒 、碲的耐受力有明显的差异 , 这为选择
适宜的富硒 、碲生物载体是一个启示 。
参考文献
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海洋科学/2003年/第 27卷/第 10期78
EFFECTSOF THE STRESS OF SELENIUMOR TELLURIUM
ON THE GROWTH OF Spirulina platensis and S.maximum
ZHENG Wen-Jie 1 ,2 HE Hong-Zhi 1 HUANG Zhi 1 ,2 YANG Fang1 GUO Bao-Jiang2
(1Ji Nan University , Guangzhou , 510632)
(2South China Normal University , Guangzhou , 510631)
Key Words:Selenium, Tellurium , Spirulina , Bioaccumulation ,Growth
Received:July , 12 , 2002
Abstract
Effects of the stress of Se(Na2SeO 3)or Te (Na2TeO 3)on the growths of S.platensis and S.maximum were studied.
It was shown that the S.platensis and S.maximum showed different resistance to Se and Te toxicity.To S.platensis , CSe≤
200mg/Limproved growth.It had little effect on its growth when CTe<100 mg/L , and when CTe≥100 mg/L Te inhibited
its growth.While CSe≥800 mg/L or CTe=400 mg/L Spirulina platensis died;To S.maximum , while CSe=25mg/L Se
improved its growth , and it had little effect on its growth when CTe=25mg/L , and when C Te≥50mg/L Te inhibited its
growth , While CSe≥800mg/Lor CTe≥600mg/L Spirulina maximum died.When the concentration of Se or Te added partly
reached 800mg/Lin the plant period , the two kind of spirulinas could growth well.So it was shown that the different stress of
Se or Te added in different measures might brought different effects. (本文编辑:张培新)
(上接第 49页)
SEASONAL VARIATION OF SEVERAL NUTRIENT ELE-
MENTSOF REDALGA Caloglossa leprieurii IN Kandelia candel
FOREST IN JIULONGJIANG ESTUARY , FUJIANOF CHINA
ZHANG Yu-Bin1 , 2 LIN Peng1 DENGAi-Ying1 , 2 ZHUANG Tie-Cheng1(1School of Life Sciences , Xiamen University , Xiamen , 361005)
(2Institute of AquaticBiotechnology and Environmental Resource Protection , ShantouUniversity , Shantou , 515063)
Received:Mar., 15, 2003
Key Words:Caloglossa leprieurii , Nutrient element , Seasonal variation, Mangrove , Jiulongjiang Estuary
Abstract
Seasonal variations of six nutrient elements of red alga Caloglossa leprieurii were investigated inKandelia candel forest in
Jiulongjiang Estuary , Fujian of China.The concentrations of nitrogen , phosphorus , potassium and sodium were the highest in
spring.However , those of calcium and magnesiumwas the highest in autumn and winter respectively.The concentrations of
nitrogen and phosphorus were the lowest in winter and that of potassiumwas the lowest in autumn respectively.But the least
concentration of sodium , calcium and magnesiumwere in summer.Seasonal patterns of concentrations of six nutrient elements
were different one another.Seasonal variations of concentrations of six nutrient elements indicated that the red alga C.lep-
rieurii enriched abundant nutrient matters in spring , which were identical with accumulating higherbiomass in this season.At
the same time , Seasonal variations of nutrient elements reflected seasonal changes of growth of the red alga C.leprieurii and its
environmental factors.The concentrations of nitrogen and phosphorus were higher in samples of red alga C.leprieurii than in
ones of soil and were muchmore higher than in ones of water , which manifested that the red alga C.leprieurii could greatly
enrich nitrogen and phosphorus from environments.Therefore , it was preliminarily speculated from this investigation that the
macroalgae such as C.leprieurii was one of the reasons why no red tide occurred inmangrove areas.
(本文编辑:张培新)
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