楊 晉, 駱其君, 邱成功, 徐善良

(寧波大學 海洋學院， 浙江 寧波 315211)

溫度、鹽度、光照對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

楊 晉, 駱其君, 邱成功, 徐善良

(寧波大學 海洋學院， 浙江 寧波 315211)

為了研究蜈蚣藻絲狀體在不同的鹽度、溫度、光照強度和光照周期下的生長特征，分別觀察比較了5個鹽度(18～46)、5個溫度(10℃～30℃)、6個光照強度(500 lx～5500 lx)和6個光照周期(0L∶24D-24L∶0D)培養(yǎng)條件下蜈蚣藻絲狀體增重量的變化。結果表明：溫度實驗中以20℃條件下，蜈蚣藻絲狀體的相對增重率最大，為124.8%；鹽度實驗中以32鹽度下，蜈蚣藻絲狀體的相對增重率最高，為68.3%；光照強度以2500 lx條件為最佳，蜈蚣藻絲狀體的相對增重率最高，為88.2%；光照周期以24L∶0D全光照條件下生長最快，蜈蚣藻絲狀體的相對增重率達到197.3%。由此可見，在溫度為20℃，鹽度為32，光照強度為2500 lx，24 h光照的條件下，蜈蚣藻絲狀體長勢最好，是培育蜈蚣藻的最佳條件。

蜈蚣藻絲狀體； 光照強度； 鹽度； 溫度； 光照周期

大型海藻不僅是海洋生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，還含有多種人體所必需的生理活性物質，具有重要的營養(yǎng)保健作用；在食品、醫(yī)藥衛(wèi)生等諸多行業(yè)有應用[1-4]。紅藻除了含有葉綠素a和b、胡羅卜素、葉黃素之外，還含有藻紅素和藻藍素；紅藻中較高比例的藻紅蛋白含量使得大型紅藻能夠充分利用葉綠素吸收很少的綠光，在水下旺盛生長，這種生存特性使紅藻在海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量與物質循環(huán)中具有不可替代的作用[5-8]。近年來，很多學者在紅藻的生長及生化組分的研究上作了較多研究[9-12]。

蜈蚣藻(GrateloupiafilicinaC.Ag.)于紅藻門(Rhodophyta)、真紅藻綱(Florideophyceae)、隱絲藻目(Cryptonemiales)、海膜科(Halymcniaccae)、蜈蚣藻屬(Grateloupia)，為世界性的暖溫帶型海藻。蜈蚣藻屬是海膜科內最大的一個屬，全球發(fā)現(xiàn)大約有80余種，中國共報道32種，分布于遼寧、山東、浙江沿海，但以廣東沿海為多。迄今，許多學者已對其形態(tài)分類、營養(yǎng)成分、生化活性物質及藥用價值等方面開展了研究，并取得較大進展[13-24]。有關蜈蚣藻絲狀體發(fā)育研究文獻極少[25]。本文初步研究了光照強度、光照周期、溫度和鹽度對蜈蚣藻絲狀體生長的影響，以期為今后蜈蚣藻培苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料為蜈蚣藻的自由絲狀體，取培養(yǎng)1周后長勢良好的藻體，在鹽度32，溫度20℃、光照12L∶12D條件下培養(yǎng)至指數(shù)生長期待用。

所用海水為天然海水，鹽度為32，pH值為8.1。培養(yǎng)液為寧波大學3#營養(yǎng)鹽母液(見表1)。1000 mL培養(yǎng)水體中加3#母液1 mL，并加1 mg/L氧化酯防止雜藻生長。

表1 寧波大學3#培養(yǎng)液配方

儀器：恒溫光照培養(yǎng)箱4個，1000 mL三角燒瓶100個，鹽度計，電子天平，離心機，篩絹，濾紙等。培養(yǎng)容器均以5%的HCl浸泡過夜，洗凈后經(jīng)120℃烘箱消毒后備用。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

鹽度實驗設5個梯度，分別為鹽度18、25、32、39和46，在光照2500 lx，溫度20℃，光照周期12 h下進行21 d；光照強度實驗設6個梯度，分別為500、1500、2500、3500、4500和5500 lx，在鹽度32，溫度20℃，光照周期12 h下進行7 d；光照周期也設6個梯度，分別為0L∶24D、4L∶20D、8L∶16D、12L∶12D、16L∶8D、20L∶4D和24L∶0D，在鹽度32，溫度20℃，光照2500 lx下進行21 d；溫度實驗設5個梯度，分別為10℃、15℃、20℃、25℃和30℃，在鹽度32，光照2500 lx，光照周期12 h下進行14 d；每個梯度均設3個平行。

另設一組生長連續(xù)測定組，共27個培養(yǎng)瓶。光照強度2000 lx，光照周期為12L∶12D，溫度為20℃，鹽度為32。每隔3 d隨機取3瓶，收集藻體稱濕重，連續(xù)培養(yǎng)29 d。

1.2.2 試驗方法

試驗容器為1000 mL的三角燒瓶，培養(yǎng)液加至1000 mL。高鹽度組用飽和NaCl溶液調配而成，低鹽度組用純凈水調配，溫度和光照用恒溫光照培養(yǎng)箱控制。

將處于指數(shù)生長期的蜈蚣藻絲狀體，用篩絹過濾后經(jīng)點切機切碎至200～450 μm大小，將藻體充分攪拌至分布均勻后，用注射器抽取2 mL藻液，經(jīng)離心后濾紙吸干水分，稱量得初始濕重，取3次平均值為0.249 g。然后在每個試驗瓶中用注射器加入相同的藻液2 mL開始培養(yǎng)。

實驗結束后收集各瓶中的絲狀體樣品，過濾后用純凈水反復沖洗，用濾紙吸干水分后再次稱其濕重。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS21.0軟件中單因子方差分析和多重比較分析，以P<0.05作為差異顯著水平。

絕對增重量=試驗后濕重-初始濕重

相對增重率=(絕對增重量/初始濕重)×100%

2 結果

2.1 蜈蚣藻絲狀體生長曲線

蜈蚣藻自由絲狀體在人工培養(yǎng)下，29 d內的密度變化見圖1。由圖1可知，接種后的1～5 d，藻體進入延緩期，生長緩慢；5 d后進入指數(shù)生長期；17 d后進入平臺期。求得培養(yǎng)天數(shù)與藻體密度間的關系式為：

y=e-05x4-0.0007x3+0.0127x2-0.019x+0.619

圖1 蜈蚣藻絲狀體生物量的藻體密度曲線圖

圖2 不同光照強度下蜈蚣藻絲狀體的生長

2.2 光照強度對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

不同光照強度下蜈蚣藻絲狀體的生長情況見圖2。從圖2可以看出，光照對蜈蚣藻絲狀體生長的影響顯著(P<0.05)，總體呈單峰型分布；2500 lx以下的兩個光照組生長極差，相對增重率低于20%；但當光照強度達到2500 lx時，蜈蚣藻絲狀體的增長量達到最大值，相對增重率高達近90%，顯著高于其他各試驗組(P<0.05)；此后隨光照強度繼續(xù)增加，蜈蚣藻絲狀體的絕對增長量和相對增長率都逐漸下降，5500 lx組的相對增重率不及2500 lx時的1/2。

2.3 鹽度對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

不同光照強度鹽度下蜈蚣藻絲狀體的生長見圖3。從圖3可見，不同鹽度下蜈蚣藻絲狀體的生長也呈現(xiàn)單峰型；隨著鹽度從18提高到32，絲狀體的生長也逐步提高，鹽度32組達到最高峰，相對增重率達到68.3%，此后，隨鹽度繼續(xù)升高而下降，32組的增重率顯著高于其他4個鹽度組，是其他組的2倍多。

圖3 不同鹽度條件下蜈蚣藻絲狀的生長

2.4 溫度對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

不同溫度條件下蜈蚣藻絲狀體的生長見圖4。從圖4可見，當溫度為10℃和30℃時，蜈蚣藻絲狀體出現(xiàn)負增長，尤以30℃組為甚；至15℃組絲狀體的生長迅速增加，20℃組的絕對增長量和相對增重率長勢最好，達到最大值，分別為0.155 g和124.8%；25℃時，蜈蚣藻絲狀體的絕對增長量有所下降。

圖4 不同溫度條件下蜈蚣藻絲狀體的生長

2.5 光照周期對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

不同光照周期下蜈蚣藻絲狀體的生長見圖5。從圖5可以看出，全黑暗條件下，蜈蚣藻絲狀體出現(xiàn)負增長，濕重下降了47.8%；從一天4 h光照至24 h全天光照，絲狀體生長與光照時間呈直線正相關，得到擬合方程為：y=0.0232x-0.0857，24h光照組的增長率超過所有試驗組，達到197.3%。

圖5 光照周期對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

3 討論

3.1 光照強度和光照周期與蜈蚣藻絲狀體的生長

植物的生長離不開光照，蜈蚣藻絲狀體也不例外。在飽和光照強度內，隨著光強的增加，藻類的光合速率加快。不同的光照強度下，蜈蚣藻絲狀體的生長存在明顯差異。由圖2可以看出，當光強為500 lx時，蜈蚣藻絲狀體培養(yǎng)一個實驗周期后重量幾乎沒有增加，這是因為光能自養(yǎng)型生物須達到光補償點才開始生長[26]，顯然500 lx的光照強度剛好接近蜈蚣藻絲狀體生長所需的光補償點，光合作用產(chǎn)生的有機物幾乎全部用于其呼吸作用所消耗，蜈蚣藻絲狀體體內有機物產(chǎn)量無法積累，以致其幾乎不生長；當光照強度為2500 lx時，蜈蚣藻絲狀體的增長量達到頂峰，這說明在該光照強度下，蜈蚣藻絲狀體細胞的生命活動旺盛，無論是光合作用還是呼吸作用都很強，指數(shù)生長期的持續(xù)時間長，藻的密度更大，蜈蚣藻絲狀體凈光合作用量最大，有機物的積累量最高，表現(xiàn)為蜈蚣藻絲狀體的快速增長。所以，蜈蚣藻絲狀體生長的最適光照強度為2500 lx，低于或高于這個值都會抑制其生長。

還可發(fā)現(xiàn)，光強小于2500 lx時藻體增重率小；而達到2500 lx時，藻體的增重率驟增；2500 lx后藻體增重逐漸減小。這是因為光合作用包括光反應和暗反應, 光反應受溫度的影響較小, 而暗反應是一系列酶促反應過程, 受溫度的影響較大，不管哪種反應受阻或速率下降, 都將會影響植物光合作用。研究表明, 當光強高于植物光飽和點后PSò部位會發(fā)生光抑制的現(xiàn)象。而高溫脅迫又易引起光合作用下降, 植物因呼吸作用升高而造成饑餓傷害等[27]。這說明2500 lx可能是其藻體光合作用被大量激發(fā)的一個閾光強值。同時也為蜈蚣藻光飽和點光強值。因此，達到這一光強時光合速率突然增大，藻體生長急速加快。光照強度高于2500 lx之后，藻體生長受到抑制，藻體增重率緩慢降低，表現(xiàn)為強光照抑制作用。

藻類的生長不僅需要光，而且與光照時間的長短也密切相關。本實驗中，蜈蚣藻絲狀體的生長隨光照時間的延長而加快。發(fā)現(xiàn)當光照周期為24 h(即24L∶0D)時，蜈蚣藻絲狀體的增長量最大，長勢最好；在黑暗下，蜈蚣藻絲狀體重量不增反降。說明蜈蚣藻絲狀體生長率與光照時間成正比。

植物根據(jù)其對光照時間的適應分為長日照植物(14～17 h)和短日照植物(8～12 h)，以及中間性植物。中間性植物對光照長短無嚴格要求。所以，根據(jù)蜈蚣藻絲狀體對光照周期試驗結果，推測蜈蚣藻雖為大型海藻，其絲狀體可能屬于長日照性植物，凌晶宇等對巨藻[Macrocystispyrifera(L.)Ag]幼苗進行試驗后也得出與本實驗相類似的實驗結果[28]。

3.2 鹽度對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

蜈蚣藻為大型海水藻類，一般生長在較高鹽度的海水中。圖3結果證明，當鹽度低于等于25時，蜈蚣藻絲狀體生長受到抑制，增重緩慢；當鹽度達到32時，蜈鹽度蚣藻絲狀體增長迅速并達到頂峰；隨鹽度升高至39以上時，蜈蚣藻絲狀體的生長再次受到抑制。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的根本原因與蜈蚣藻的組織細胞結構有關。多糖作為海藻的最主要成分，含量達60%左右，因此多糖構成的海藻細胞壁要比陸地植物的細胞壁厚，植物組織和細胞結構與其耐鹽性是密切相關的，鹽度的變化影響植物體內滲透壓發(fā)生改變，進而影響到蜈蚣藻絲狀體對營養(yǎng)鹽的吸收利用。當環(huán)境鹽度低于32時，蜈蚣藻絲狀體處于低滲環(huán)境中，藻體吸水膨脹，只有少量的營養(yǎng)鹽隨滲透作用被藻體吸收利用，藻體生長緩慢，待滲透壓達到平衡后藻體由于得不到充足的營養(yǎng)而停止生長；當環(huán)境鹽度高于32時，蜈蚣藻絲狀體處于高滲環(huán)境中，藻體細胞易大量失水從而使得代謝減慢，抑制藻體生長；當環(huán)境鹽度在32附近時，藻體處于最適滲透壓中，內外滲透壓保持平衡，營養(yǎng)鹽與水分的運輸也保持在一個動態(tài)平衡的狀態(tài)，從而可以使藻體源源不斷地吸收利用培養(yǎng)液中的營養(yǎng)，延長其指數(shù)生長期的持續(xù)時間，促進了藻體營養(yǎng)物質的合成與積累。所以，可以認為蜈蚣藻絲狀體生長的最適鹽度為32左右。而且，蜈蚣藻一般生活在低潮帶巖石上或石沼中，廣泛分布于溫帶和熱帶水域[25]，在紅樹林海灘，低潮帶鹽度可達20～35，與本實驗結果相符。從圖3還可知，不同鹽度下生長曲線比較對稱，說明蜈蚣藻對低鹽度和高鹽度都具有較高的敏感性。因此鹽度的變化對蜈蚣藻的形成和消亡具有重要影響。

3.3 溫度對蜈蚣藻絲狀體生長的影響

溫度是影響藻類生長和繁殖的又一重要環(huán)境因子。藻類對溫度的耐受能力因種類不同而存在很大的差異，各種藻類對溫度的要求不同，有其各自的適溫范圍，大多數(shù)藻類的適溫范圍較寬[29]。圖4表明，蜈蚣藻絲狀體的生長適溫為15～25℃，最適溫度為20℃。這與房歷生等對切段蜈蚣藻體離體再生的實驗結論一致[30]。10℃的低溫和30℃高溫都嚴重抑制了該藻的生長，在這兩個溫度下，蜈蚣藻絲狀體的重量不增反降。有些研究者認為，對于光合自養(yǎng)生物而言，當超出適宜溫度范圍時，溫度主要是通過控制物質與能量代謝過程中的酶的動力學來影響其生長。因此，在10℃的低溫下，絲狀體內相關酶的活性受到抑制；在30℃的高溫下，相關酶由于發(fā)生了蛋白質變性而失活，從而都抑制了藻體的生長，致使其無法生長，之所以會出現(xiàn)重量不增反降，可能是因為在不良的溫度條件下蜈蚣藻絲狀體生長代謝紊亂，甚至發(fā)生藻體因死亡而分解，重量減輕。此外，超出適溫范圍可能使藻類出現(xiàn)了不同程度的質壁分離現(xiàn)象，而引起損害作用的發(fā)生[27]。

3.4 蜈蚣藻絲狀體的培養(yǎng)與采收

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Effects of temperature, salinity and light on growth ofGrateloupiafilicinafilament

YANG Jin, LUO Qi-jun, QIU Cheng-gong, XU Shan-liang

( School of Marine Sciences, Ningbo University, Ninbo 315211, China )

To study the growth characteristics ofGrateloupiafilicinafilamentous under different salinity, temperature, light intensity and light cycle, the weight gain and changes ofG.filicinafilamentous in 5 kinds of salinity (18-46), 5 levels of temperature (10℃-30℃), 6 light intensitieies(500 lx-5500 lx) and 6 photoperiods(0L∶24D-24L∶0D) culture conditions were observed and compared. The results showed as follows. In the temperature experiments, the relative growth rate ofG.filicinafilamentous is the maximum of 124.8% at 20℃; in the salinity experiments, the relative growth rate ofG.filicinafilamentous is the maximum of 68.3% with 32 salinity; the light intensity experiments, 2500 lx is the best condition for the relative growth rate ofG.filicinafilamentous, which is the maximum of 88.2%; the light cycle experiments, 24L∶0D photoperiod is the most situable, the growth ofG.filicinafilamentous with the maximum growth rate of 197.3%. Thus, in the condition of 20℃, for the salinity of 32, light intensity of 2500 lx, and under 24 h light cycle,G.filicinafilamentous grows best.

Grateloupiafilicinafilament; light intensity； salinity; temperature； light cycle

2014-09-11；

2014-10-22

浙江省海洋環(huán)保項目(WZHX2012-10-116)

駱其君，碩士，副教授，主要研究方向為海藻生物技術，E-mail：luoqijun@nbu.edu.cn。

Q949.2

A

2095-1736(2015)02-0065-05

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2015.02.065