陶翠麗，袁重桂，阮成旭，陳 強，林文相

(福州大學生物科學與工程學院，福建 福州 350116)

不同植物激素對長莖葡萄蕨藻生長的影響

陶翠麗，袁重桂，阮成旭，陳 強，林文相

(福州大學生物科學與工程學院，福建 福州 350116)

用單因素分析法研究赤霉素(GA)、6-芐基氨基嘌呤(6-BA)和吲哚乙酸(IAA)3種植物激素對長莖葡萄蕨藻生長、分枝數(shù)及葉綠素、粗多糖含量的影響.結果表明：① 0.8、1.4 mg·L-1的6-BA使長莖葡萄蕨藻質量相對增加率和比生長速率達到最大，11 mg·L-1為GA的最適使用濃度；IAA對長莖葡萄蕨藻質量相對增加率和比生長速率無顯著影響；② GA、6-BA、IAA的最適促分枝濃度分別為14.0、0.4、5.0 mg·L-1；③ 不同濃度GA對長莖葡萄蕨藻葉綠素含量和粗多糖含量影響不顯著，不同濃度IAA對其葉綠素含量的影響不顯著，但對其粗多糖含量影響顯著.

長莖葡萄蕨藻；植物激素；分枝數(shù)；葉綠素；粗多糖

0 引言

長莖葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)，隸屬綠藻門、蕨藻科、蕨藻屬，俗稱“海葡萄”，主要分布于中國南海、東南亞、日本沖繩、中國臺灣、大洋洲等熱帶和亞熱帶海域，是一種暖溫性大型經濟綠藻[1-2]，富含大量氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質，以及多種微量元素，微量元素中以碘含量最為突出[3-4]，營養(yǎng)價值高.長莖葡萄蕨藻作為一種高級料理，近年來更因國內外市場的需求不斷增加，為其養(yǎng)殖帶來了巨大商機.由于長莖葡萄蕨藻對生長條件要求嚴格，環(huán)境因素稍有不適即影響其生長甚至導致死亡，其養(yǎng)殖技術在國內尚未成熟，國內尚無法全年生產長莖葡萄蕨藻.關于長莖葡萄蕨藻養(yǎng)殖的生態(tài)因子研究已有報道，但文獻較少，主要是關于鹽度、光照強度、氮磷營養(yǎng)條件等對其生物量影響的研究[5-7].

植物激素對高等植物的生長有顯著促進作用，使其在農業(yè)生產上廣泛應用[8]，而關于其對藻類的生長發(fā)育的研究也已開展.多數(shù)藻的發(fā)育過程與高等植物具有相似性[9]，故植物激素也能促進藻類生長.激素發(fā)揮作用的機制可能是影響對某些酶促反應中起調節(jié)作用因子的供應，或增加一些酶反應中重要金屬離子的可利用性，還可能作為輔酶發(fā)揮作用，由此進一步推動細胞物質合成，促進生長[10]，但準確機理還有待于進一步的研究.目前，關于植物激素對藻類生長影響的研究較少，而關于其對長莖葡萄蕨藻生長影響的研究甚至未見報道.本研究通過實驗分析了赤霉素(GA)、6-芐基氨基嘌呤(6-BA)、吲哚乙酸(IAA)等3種植物激素對長莖葡萄蕨藻生長的影響，尋找3種植物激素各自的最適生長濃度，并探討其對長莖葡萄蕨藻代謝產物含量的影響，為長莖葡萄蕨藻的人工養(yǎng)殖提供科學的依據.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

藻種：試驗所用的長莖葡萄蕨藻購自杭州牧海食品經營有限公司，產地為越南.在福州大學應用生態(tài)學實驗室繁殖一個月后，選用藻體健康、色澤鮮綠的直立莖，用f/2培養(yǎng)液[11]培養(yǎng).

植物激素：6-BA、GA3、IAA購自廣州市林國化肥有限公司.

1.2 試驗方法

表1 植物激素單因子試驗設計Tab.1 Phytohormone single factor test

從培養(yǎng)母缸中選取健康藻體，從未長分枝的藻體直立莖上自頂端向下剪下平均6 cm的長度，將剪下的藻體放置另一培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)1 d，使藻體恢復.次日，從培養(yǎng)箱中挑選健康直立莖固定于細網上，每個燒杯投放藻體平均質量為(4.04±0.12)g.將固定有藻體的細網置于玻璃燒杯中水深的3/4處，燒杯為500 mL且添加有不同種類及不同濃度的植物激素的f/2營養(yǎng)液.海水鹽度為3.1%，光照強度為4 000 lx，溫度為(27.2±0.8)℃，光周期為12L/12D.以不添加任何植物激素組作為對照，每種植物激素設5個濃度梯度，各濃度設3個重復，列于表1.試驗期間，每天定時3次為培養(yǎng)液充氧，并補充蒸發(fā)水量.實驗周期為10 d，實驗前后分別測定直立莖的長度、質量和分枝數(shù)，實驗結束測定葉綠素含量和粗多糖含量，進行數(shù)據分析.

1.3 數(shù)據計算

試驗所用各指標計算方法如下：

式中：m1為初始平均質量(g)；m2為終末的平均質量(g)；t2-t1為試驗天數(shù)(d).

葉綠素含量的測定參考徐新娟的方法[12]：

葉綠素a含量(Chla，mg·g-1)=(12.7×A663 nm-2.69×A645 nm)×V/1 000×m

式中：A663nm,A645nm分別為相應波長下葉綠素提取液的吸光度；V為提取液體積(mL)；m為藻體鮮質量(g)；葉綠素含量單位為mg·g-1.

粗多糖含量的測定采用蒽酮硫酸法[13]：

多糖含量(mg·g-1)=(ρ×V×N)/m

式中：ρ為樣品測得的D(λ)值，查標曲得相當?shù)奶琴|量濃度(mg·mL-1)；V為樣品上清液體積(mL)；N為樣品測多糖時稀釋的倍數(shù)；m為長莖葡萄蕨藻的質量(g).

1.4 數(shù)據處理與統(tǒng)計

試驗數(shù)據采用SPSS17.0進行單因素方差分析，如果差異顯著(P<0.05)，則用Duncan’s多重比較進行分析.

2 結果與分析

2.1 不同植物激素對長莖葡萄蕨藻生長的影響

試驗中，經過10 d養(yǎng)殖,不同的植物激素以及不同質量濃度的同種激素產生了不同的養(yǎng)殖效果，見表2.

由表2可知，施加不同質量濃度的GA3對長莖葡萄蕨藻的質量相對增加率及比生長速率均有顯著影響(P<0.05).在實驗設定的赤霉素不同施加質量濃度內，長莖葡萄蕨藻的質量相對增加率及比生長速率在低濃度2、5 mg·L-1下基本保持恒定，均與對照組差異不顯著(P>0.05)，8、11、14 mg·L-1濃度均對長莖葡萄蕨藻的質量相對增加率及比生長速率產生顯著影響(P<0.05)，其中，11 mg·L-1試驗組的質量相對增加率、比生長速率最大.

6-BA的施加對長莖葡萄蕨藻的質量相對增加率及比生長速率有顯著影響(P<0.05)，但從數(shù)值上可以看出，0.8、1.4 mg·L-1試驗組的質量相對增加率及比生長速率最大，質量相對增加率與對照組相比分別提高了44.21%、43.79%，比生長速率與對照組相比均提高了38.04%，表明在該質量濃度下，長莖葡萄蕨藻的生長速度較快.而2.2 mg·L-1試驗組的質量相對增長率及比生長速率卻顯著低于對照組及其他試驗組(P<0.05)，由此可知，長莖葡萄蕨藻在該質量濃度作用下生長緩慢.不同質量濃度的IAA對長莖葡萄蕨藻的生長無顯著影響(P>0.05).

表2 不同植物激素對長莖葡萄蕨藻生長的影響Tab.2 Effects of different phytohormones on the growth of Caulerpa lentillifera

注：同一列中的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

2.2 不同植物激素對長莖葡萄蕨藻分枝數(shù)的影響

圖1 3種植物激素對長莖葡萄蕨藻分枝數(shù)的影響Fig.1 Effect of three kinds of phytophormones on branch numbers of Caulerpa lentillifera

由表2可知，長莖葡萄蕨藻對不同植物激素有不同的適應濃度.激素濃度過高或過低不僅會抑制藻類的生長，也會影響其分枝數(shù)量，見圖1.由圖1可知，相比實驗設置的各激素及其質量濃度，IAA對長莖葡萄蕨藻分枝的效果普遍比GA和6-BA好.14 mg·L-1是GA的最適促分枝質量濃度，分枝數(shù)為(14.00±2.00)，其他試驗組的分枝數(shù)較對照組有所減少.添加6-BA時，0.2、0.4 mg·L-1試驗組較對照組均提高了分枝數(shù)，分枝數(shù)分別為(13.67±2.08)、(14.67±1.15)，隨著質量濃度升高，分枝數(shù)減少，且均低于對照組.添加IAA時，5 mg·L-1試驗組使分枝數(shù)達到最大，其分枝數(shù)為(18.00±1.73)，其他試驗組的分枝效果與對照組差異不大(P>0.05).

2.3 不同植物激素對長莖葡萄蕨藻葉綠素合成的影響

不同質量濃度的GA和IAA對長莖葡萄蕨藻的葉綠素含量均無顯著影響(P>0.05)，如圖2所示.不同質量濃度的6-BA對長莖葡萄蕨藻的葉綠素含量影響顯著(P<0.05)，葉綠素含量隨著激素質量濃度增加呈先上升后下降的趨勢，其中，0.8 mg·L-1試驗組的葉綠素含量最高且顯著高于其他試驗組及對照組(P<0.05)，2.2 mg·L-1組的葉綠素含量最低且顯著低于其他各試驗組及對照組(P<0.05)，由此可知，若6-BA的添加質量濃度過高，將抑制長莖葡萄蕨藻的葉綠素合成.

2.4 不同植物激素對長莖葡萄蕨藻粗多糖含量的影響

圖3為不同植物激素對長莖葡萄蕨藻粗多糖含量的影響.由圖中可知，GA的添加對長莖葡萄蕨藻的粗多糖含量無顯著影響(P>0.05).試驗濃度的6-BA對長莖葡萄蕨藻粗多糖含量影響顯著(P<0.05)，但2.2 mg·L-1試驗組粗多糖含量(345.65±26.61)mg·g-1顯著低于對照組(437.61±25.07)mg·g-1，表明此質量濃度不利于粗多糖的積累，而其它試驗組與對照組無顯著差異(P>0.05).而IAA對長莖葡萄蕨藻粗多糖含量影響顯著(P<0.05)，呈先上升后下降的趨勢，且IAA各試驗組的粗多糖含量顯著高于對照組(P<0.05)，粗多糖含量分別比對照組增加了17.4%、36.8% 、40.3%、36.1%、22.8%，其中，7、9、11、13 mg·L-14個試驗組間差異不顯著(P>0.05)，但均顯著高于5 mg·L-1組(P<0.05).

圖2 不同激素對長莖葡萄蕨藻葉綠素含量的影響Fig.2 Effect of different phytohormones on chlorophyll of Caulerpa lentillifera

圖3 不同激素對長莖葡萄蕨藻粗多糖含量的影響Fig.3 Effect of different phytohormones on curde polysaccharide of Caulerpa lentillifera

3 討論

研究顯示，施加不同種類植物激素以及不同質量濃度的同種植物激素對長莖葡萄蕨藻的生長及代謝產物的積累均有一定的影響.

有研究表明，GA可促進不同藻類的生長.黃健等[14]推測GA可能與藻體內產生的抑制性物質相拮抗從而提高發(fā)狀念珠藻培養(yǎng)后期的生長速率.此外，GA還可加速小球藻繁殖[15]，可誘導孔石莼管狀結構的加長[16].從本實驗的結果中可得到：8、11、14 mg·L-1試驗組均能顯著促進長莖葡萄蕨藻生長，其中又以11 mg·L-1最優(yōu)，表明此濃度下長莖葡萄蕨藻生長較快，生物量積累最多.14 mg·L-1為最適促分枝濃度，而8、11 mg·L-1試驗組分枝數(shù)較對照組少，推測在此兩種質量濃度下GA通過促進藻體伸長或增粗提高生物量，由于本實驗未對長莖葡萄蕨藻新生分枝做長度和寬度統(tǒng)計以及細胞形態(tài)研究，所以實驗還需進一步探究.適宜質量濃度的GA不僅能促進藻體生物量，而且能提高藻體代謝產物含量[17]，但本實驗中不同質量濃度的GA對長莖葡萄蕨藻葉綠素含量及粗多糖含量均無顯著影響(P>0.05)，由此可見，此質量濃度并未抑制長莖葡萄蕨藻的光合作用和糖類合成，因此也未抑制藻體生長.

6-BA作為一種非植物內源的生長調節(jié)物，可促進轉錄及翻譯，利于蛋白質的生物合成[18].通過前期預實驗發(fā)現(xiàn)長莖葡萄蕨藻不適應高質量濃度的6-BA，當6-BA的質量濃度超過2.5 mg·L-1，植株容易白化、斷裂死亡.故實驗設0.2～2.2 mg·L-15個實驗濃度.從實驗結果可知，長莖葡萄蕨藻體的質量相對增加率和比生長速率以及葉綠素含量總體呈先上升后下降的趨勢.由此可知，在6-BA質量濃度較低時，其與長莖葡萄蕨藻生長正相關；在6-BA質量濃度較高時，其與長莖葡萄蕨藻生長負相關.6-BA對鹽藻生長的影響也與此類似，楊曉玲[19]指出在此質量濃度的6-BA作用下，藻體細胞代謝旺盛，可提高蛋白質含量從而促進細胞生長.試驗中，0.4、0.8、1.4 mg·L-1試驗組的質量相對增加率和比生長速率均顯著高于對照組(P<0.05)，其中，0.8、1.4 mg·L-1的6-BA是長莖葡萄藻的最佳生長濃度.當6-BA質量濃度較低時，如0.2、0.4 mg·L-1時，則利于藻體分枝.因此，實驗仍可進一步縮小激素的質量濃度區(qū)間，探究既利于長莖葡萄蕨藻增重又利于其分枝的最佳質量濃度.同時，通過實驗結果可知，當6-BA質量濃度過高時，不利于藻體葉綠素含量的合成，這可能會降低光合作用效率，從而進一步影響藻體粗多糖含量的積累，導致藻體生物量增加緩慢.

生長素大多是吲哚類化合物，IAA作為一種生長素，可使細胞壁酸化，促進tRNA和蛋白質的合成，為合成原生質體和細胞壁提供物質基礎[20].已有研究證明IAA可以促進大型海藻孔石莼的生長和分裂[21].試驗中，IAA的添加有利于藻體粗多糖含量的增加以及分枝數(shù)的增多，但對長莖葡萄蕨藻質量相對增加率和比生長速率無顯著影響(P>0.05)，也未能顯著提高藻體葉綠素含量.焦媛媛[22]關于吲哚乙酸對微擬球藻的生長研究也顯示IAA對藻體葉綠素合成無明顯促進作用，但同時也指出，過高濃度IAA會抑制藻細胞內葉綠素合成，所以選擇適宜濃度的IAA才能利于藻體生長.

植物生長激素調節(jié)藻類生長、代謝的機制雖然尚未研究透徹，但尋找可促進長莖葡萄蕨藻生長的植物激素及其相應的質量濃度，可為藻體養(yǎng)殖及繁殖提供科學依據，有效縮短養(yǎng)殖周期，提高藻體產量并減小養(yǎng)殖成本.試驗通過3種植物激素的單獨添加，可有效確定藻體對3種激素的適應范圍，是植物激素應用于長莖葡萄蕨藻生產的初步探究階段.

[1] KUDAKA J,ITOKAZU K,TAIRA K,etal.Investigation and culture of microbial contaminants ofCaulerpalentillifera(Sea grape)[J].Shokuhiu Eiseigaku Zasshi,2008,49(1):11-15.

[2] TRONO G C,TOMA T.Cultivation of the green alga,Caulerpalentillifera[M]// Seaweed Cultivation and Marine Ranching.Kanagawa：JIC A,1993:17-23.

[3] PATAMA R,ANONG C.Nutritional evaluation of tropical green seaweedsCaulerpalentiliferaandUlvareticulate[J].Kasetsa Journal (Natural Sciences),2006(40):75-83.

[4] MATANJUN P,MOHAMED S,Mustapha N M,etal.Nutrient content of tropical edible seaweeds,Eucheumacottonii,CaulerpalentilliferaandSargassumpolycystum[J].Journal of Applied Phycology,2009,21(1):75-80.

[5] 王朋云.鹽度和光照強度對長莖葡萄蕨藻生長的影響[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2011(24)：131-132.

[6] 黃建輝.氮磷濃度及培養(yǎng)方式對長莖葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)生長的影響[J].福建水產，2012，34(5)：416-419.

[7] 黃建輝.氮磷營養(yǎng)及二氧化鍺對長莖葡萄蕨藻生長的影響[J].現(xiàn)代農業(yè)科技，2012(15)：196-197.

[8] Debata A，Murty K S． Effect of growth regulators on photosynthetic efficiency，translocation & senescence in rice[J]． Indian Journal of Experimental Biology，1981，19(10)：986-987．

[9] EVANS L,TREWAVAS A J.Is algal development controlled by plant growth substance[J].J Phycol,1991,27(3):322-326.

[10] 雅可夫·萊什姆． 植物生長調節(jié)的分子及激素基礎[M]． 南開大學植物生理教研室,譯.北京：科學出版社，1980：95-107．

[11] Guillard R R，Ryther J H． Studies of marine planktonic diatoms.I． Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervacea (cleve)Gran[J]． Canadian Journal of Microbiology，1962，8(2)：229-39．

[12] 徐新娟，李勇超，張尚攀，等.兩種葉綠素提取方法的比較[J].湖北農業(yè)科學，2013(21)：5 303-5 304.

[13] 王黎明，夏文水.蒽酮-硫酸法測定茶多糖含量的研究[J].食品科學，2005，26(7)：185-188.

[14] 黃健，劉建國，閆培京.發(fā)狀念珠藻人工栽培的初步研究[J].青島農業(yè)大學學報(自然科學版)，2001，18(3)：169-173.

[15] 熊凡． 赤霉素對加速小球藻繁殖的實驗[J]． 植物生理學通訊，1964(6)：40-41．

[16] 張坤誠． 藻類生長物質[J]． 海洋湖沼通報，1980(2)：28-33.

[17] 趙培，王雪青，魏丹，等.赤霉素對球等鞭金藻3011生物量、細胞形態(tài)與不同生長時期群體細胞活性的影響[J].環(huán)境與健康雜志，2011，28(5)：383-386.

[18] 趙良俠，唐欣昀.6種不同激素對杜氏鹽藻生長的影響[J].安徽農業(yè)科學，2007,35(16)：4 764-4 766; 4 839.

[19] 楊曉玲，郭金耀.6-BA與鹽藻生長的關系[J].水產科學，2010，29(9)：556-558.

[20] 李雅娟，劉淑范，李梅.3種植物生長激素對2種底棲硅藻生長速率的影響[J].中國水產科學，2004，9(1)：18-21.

[21] 石虹梅，呂少霞，張勁，等.IAA對孔石莼生長及葉綠素和蛋白質含量的影響[J].生態(tài)科學，2007，26(6)：501-504.

[22] 焦媛媛，俞建中，潘克厚.吲哚乙酸對微擬球藻生長和脂肪酸含量的影響[J].中國海洋大學學報(自然科學版)，2011，41(4)：57-60.

(責任編輯：洪江星)

Effects of different phytohormones on the growth ofCaulerpalentillifera

TAO Cuili,YUAN Chonggui,RUAN Chengxu,CHEN Qiang,LIN Wenxiang

(College of Biological Science and Technology，F(xiàn)uzhou University，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian 350116，China)

The effects of three kinds of phytophormones that gibberellin(GA),6-benzyl aminopurine (6-BA)and indoleacetic acid(IAA)on the growth,the branch number,the content of chlorophyll and the curde polysaccharide ofCaulerpalentilliferahave been studied with single factor analysis method.Research findings are shown as follows.First,0.8 and 1.4 mg·L-16-BA make the relative weight gain rate and the specific growth rate ofCaulerpalentilliferamaximum.The concentration of 11 mg·L-1is the optimum concentration of GA.IAA have no obvious effects on the relative weight gain and the specific growth rate ofCaulerpalentillifera.Second,optimal concentration for branch of GA,6-BA and IAA are as follows respectively:14.0,0.4,5.0 mg·L-1.Third,different concentration of GA had no significant effects on the content of chlorophyll and curde polysaccharide.Different concentration of IAA also had no significant effects on the content of chlorophyll but curde polysaccharide.Keywords:Caulerpalentillifera；phytohormone；branch number；chlorophyll；curde polysaccharide

10.7631/issn.1000-2243.2017.02.0291

1000-2243(2017)02-0291-05

2015-10-27

袁重桂(1959-)，博士，副教授，主要從事鰻鱺生態(tài)精養(yǎng)方面的研究，fdycg@126.com

福建省閩清豐達生態(tài)農業(yè)大觀園有限公司橫向合作項目(00801506)

S968.41

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