呂芳， 詹冬梅， 郭文， 吳海一， 丁剛， 欒青

重金屬鎘對(duì)銅藻生長(zhǎng)及其生物活性成分積累的影響

呂芳1、2， 詹冬梅1、2， 郭文1， 吳海一1、2， 丁剛1、2， 欒青3

(1.山東省海洋生物研究院，山東青島266104；2.青島市大型海藻工程技術(shù)研究中心，山東青島266104；3.煙臺(tái)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東煙臺(tái)264005)

為研究水體重金屬污染對(duì)經(jīng)濟(jì)海藻的生長(zhǎng)和品質(zhì)造成的嚴(yán)重影響，以經(jīng)濟(jì)褐藻銅藻Sargassum horneri為研究對(duì)象，在溫度為15℃的條件下，研究了由CdCl2·2.5H2O配制不同濃度 (0、0.1、0.5、1.0、5.0 mg/L)的重金屬鎘脅迫對(duì)銅藻生長(zhǎng)、光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化指標(biāo)，以及對(duì)生物活性成分 (巖藻黃素、褐藻膠和褐藻多酚)積累的影響。結(jié)果表明:對(duì)照組藻體的特定生長(zhǎng)率 (SGR)在15 d內(nèi)持續(xù)升高，0.1、0.5 mg/L Cd處理組的SGR在試驗(yàn)前10 d內(nèi)逐漸升高，然后保持穩(wěn)定至第15天，1.0 mg/L處理組的SGR隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈波動(dòng)變化狀態(tài)，而5.0 mg/L處理組的SGR呈先升高后降低的趨勢(shì)；藻體的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)隨脅迫時(shí)間呈不同的變化趨勢(shì)，但在試驗(yàn)第15天時(shí)，各脅迫組藻體的葉綠素a、類胡蘿卜素和可溶性蛋白含量均顯著低于對(duì)照組 (P＜0.05)，而可溶性糖含量則顯著高于對(duì)照組 (P＜0.05)；銅藻的巖藻黃素和褐藻多酚含量在不同濃度的Cd脅迫下均有極大程度的下降，且Cd脅迫濃度越高，降幅越大，而褐藻膠含量在Cd濃度≤0.5 mg/L脅迫下未有顯著變化 (P＞0.05)，在Cd≥1.0 mg/L時(shí)顯著下降 (P＜0.05)。研究表明，在銅藻產(chǎn)業(yè)化開發(fā)應(yīng)用過程中，其養(yǎng)殖海域的重金屬污染是需要考慮的重要因素。

銅藻；鎘；光合色素；巖藻黃素；褐藻膠；褐藻多酚

近年來，隨著人們對(duì)海洋生物資源研究的逐漸深入，褐藻中富含的生物活性物質(zhì)及其生物學(xué)功能引起了國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注，如巖藻黃素 (fucoxanthin)具有顯著的抗氧化[1]、抗腫瘤[2]、減肥[3]和降血糖[4]等活性；褐藻膠 (alginate)具有抗腫瘤、增強(qiáng)免疫、促進(jìn)生長(zhǎng)等生物活性[5－6]；褐藻多酚 (phlorotannins)具有抑菌、抗凝血、降血脂、抗腫瘤、抗氧化、抗過敏等多種生物活性[7－8]。因此，這些生物活性物質(zhì)具有重要的開發(fā)和應(yīng)用前景。

隨著海洋污染的日益嚴(yán)重，重金屬在海水中的濃度不斷增加，不僅對(duì)海洋生物造成毒害，且能沿食物鏈富集和放大[9－10]，藻類作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，其生長(zhǎng)受到重金屬的影響。因此，研究重金屬對(duì)海洋藻類尤其是經(jīng)濟(jì)海藻的脅迫作用，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行養(yǎng)殖環(huán)境評(píng)價(jià)具有十分重要的意義。

銅藻Sargassum horneri隸屬于馬尾藻屬Sargassum，在中國沿海呈不連續(xù)分布，是一類具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的經(jīng)濟(jì)褐藻，是近海海藻場(chǎng)及海底森林的主要組成部分，不僅可為經(jīng)濟(jì)魚類提供覓食和棲息場(chǎng)所，還可吸附海水中的富營養(yǎng)化物質(zhì)和重金屬等，作為修復(fù)近海生態(tài)環(huán)境的工具海藻，對(duì)維持近海生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要作用。目前，國內(nèi)外對(duì)于銅藻的研究主要集中在生態(tài)學(xué)[11－12]、 人工增養(yǎng)殖[13－15]和繁殖生物學(xué)[13，16]等方面。筆者在前期研究中對(duì)銅藻的營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)其富含巖藻黃素、褐藻膠、褐藻多酚等生物活性物質(zhì)[17]，具有重要的開發(fā)和應(yīng)用前景。隨著銅藻資源的開發(fā)利用，加上受近岸海域開發(fā)和污染的影響，其資源量不斷下降，因此，在保護(hù)現(xiàn)有野生資源的同時(shí)，將具有優(yōu)良性狀的銅藻種質(zhì)資源進(jìn)行苗種繁育和海區(qū)增殖具有重要的意義，而深入開展養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)銅藻生長(zhǎng)及其生物活性成分積累影響的研究也勢(shì)在必行。

鎘是水體中污染最嚴(yán)重的元素之一，生物蓄積性強(qiáng)、毒性持久，對(duì)經(jīng)濟(jì)藻類的生長(zhǎng)和品質(zhì)產(chǎn)生影響較大。本研究中，以黃海漂浮銅藻為研究對(duì)象，探討了Cd脅迫對(duì)銅藻的生長(zhǎng)、光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白等生理生化指標(biāo)，以及對(duì)生物活性物質(zhì) (巖藻黃素、褐藻膠和褐藻多酚等)積累的影響，旨在為銅藻對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)研究提供理論依據(jù)，進(jìn)而為保護(hù)海洋經(jīng)濟(jì)藻類的養(yǎng)殖環(huán)境以及開發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

漂浮銅藻采自山東榮成海域的海帶養(yǎng)殖筏架上(37°15′N， 122°35′E)， 采后用低溫箱迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。選擇健康藻體，用海水反復(fù)清洗去除泥沙及雜質(zhì)后，置于循環(huán)水箱中充氣暫養(yǎng)。暫養(yǎng)5 d后用于試驗(yàn)。選取生長(zhǎng)健壯、形態(tài)較一致、相同部位的藻體用于試驗(yàn)。

1.2 方法

1.2.1 銅藻的培養(yǎng) 試驗(yàn)用培養(yǎng)液為過濾的天然海水 (Cd含量為1.11 μg/L)，通過向培養(yǎng)液中添加CdCl2·2.5H2O得到Cd脅迫質(zhì)量濃度，分別為0.1、0.5、1.0、5.0 mg/L，以不加Cd的過濾海水作為對(duì)照組。

試驗(yàn)在容積為1000 mL的三角瓶中進(jìn)行，每個(gè)三角瓶裝800 mL培養(yǎng)液。每個(gè)試驗(yàn)處理組設(shè)置12個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)放置 (3.0±0.1)g藻體。試驗(yàn)在恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)充氣進(jìn)行，水溫為15℃，光周期為12 L∶12 D，光照強(qiáng)度為5000 lx，每2 d更換一次培養(yǎng)液。

1.2.2 指標(biāo)的測(cè)定與計(jì)算 于試驗(yàn)開始后的第3、5、10、15天取樣測(cè)定銅藻的特定生長(zhǎng)率、光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白、巖藻黃素、褐藻膠和褐藻多酚等指標(biāo)的含量。

(1)特定生長(zhǎng)率。取出藻體，用濾紙吸干表面多余水分，稱量藻體鮮質(zhì)量，特定生長(zhǎng)率(SGR，%/d)計(jì)算公式為

其中:Wt為試驗(yàn)t天時(shí)藻體鮮質(zhì)量 (g)；W0為試驗(yàn)開始時(shí)藻體鮮質(zhì)量 (g)；t為培養(yǎng)時(shí)間 (d)。

(2)光合色素、可溶性糖和可溶性蛋白。參照Wellburn[18]和付貴權(quán)等[19]的方法測(cè)定光合色素含量。取0.1 g新鮮藻體在液氮中研磨成勻漿狀，加入8 mL 80%的丙酮置于4℃黑暗處抽提24 h。4℃下以4000 r/min離心10 min，棄沉淀，上清液用80%丙酮定容至10 mL。以80%丙酮作為空白對(duì)照，測(cè)定665、652、510、480 nm波長(zhǎng)處的吸光值。重復(fù)測(cè)定3次以上，取其平均值。葉綠素a(Chl－a，mg/g) 和類胡蘿卜素 (Car，mg/g) 含量計(jì)算公式為

其中:V為浸提丙酮的體積 (mL)；W為藻體鮮質(zhì)量(g)。

采用南京建成植物可溶性糖檢測(cè)試劑盒蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖，取0.2 g新鮮藻體在液氮中研磨成勻漿狀，加8 mL蒸餾水后于80℃水浴30 min，冷卻后離心定容至10 mL，作為待測(cè)溶液。

采用南京建成蛋白檢測(cè)試劑盒考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量，取1.0 g新鮮藻體在液氮中研磨成勻漿狀，加蒸餾水后離心定容到10 mL，作為待測(cè)溶液。

(3)巖藻黃素。參照閆相勇等[20]的方法測(cè)定巖藻黃素的含量。稱取1.0 g銅藻干粉，用20 mL甲醇在60℃條件下避光靜置，浸提2次，每次1 h。浸提液于4℃下以4000 r/min離心10 min后，取上清液并轉(zhuǎn)入分液漏斗中，緩慢加入正己烷，充分震蕩，放置分層，保留上層溶液；再用正己烷對(duì)下層甲醇水溶液進(jìn)行萃取，多次重復(fù)萃取操作至正己烷層幾乎無色，合并所得的正己烷溶液，定容。在巖藻黃素特定吸收波長(zhǎng)450 nm下測(cè)定吸光度值，巖藻黃素含量 (mg/g)計(jì)算公式為

(4)褐藻膠。參照尚德榮等[21]研究中所使用的醋酸鈣法測(cè)定褐藻膠的含量。取1.0 g銅藻干粉，加2.0 mol/L鹽酸30 mL過夜，用蒸餾水洗至無氯離子為止。再用0.1 mol/L醋酸鈣溶液30 mL浸泡2 h，用蒸餾水清洗5次，將洗下的水溶液用0.1 mol/L氫氧化鈉溶液滴定，用酚酞作指示劑。褐藻膠含量 (%)計(jì)算公式為

其中:C為NaOH的摩爾濃度 (mol/L)；V為滴定消耗的NaOH體積 (mL)；0.216 0為1.0 mL 0.1 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)于0.216 0 g褐藻酸鈉；M為海藻樣品的質(zhì)量 (g)。

(5)褐藻多酚。參照嚴(yán)小軍等[22]的方法測(cè)定褐藻多酚的含量。取0.1 g銅藻干粉，加入3 mL 15%的乙醇浸泡24～48 h后，放入微波爐中加熱10 s，微波輻射功率為 700MHz。然后在4000 r/min下離心15 min，定容至3 mL得到褐藻多酚溶液。取0.5 mL褐藻多酚溶液置于15 mL試管中，加水稀釋至7 mL，混合均勻，加入1 mL Folin－Denis試劑搖勻，3 min后加入2 mL飽和碳酸鈉溶液，充分混合，于710 nm處測(cè)定吸光值。用間苯三酚標(biāo)準(zhǔn)液按上述方法作標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品在710 nm處測(cè)得的吸光值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線公式中即可求得褐藻多酚含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差 (mean±S.D.)表示，采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan法進(jìn)行組間多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd對(duì)銅藻生長(zhǎng)的影響

從圖1可見:對(duì)照組藻體的SGR在試驗(yàn)期間持續(xù)升高，而各處理組的SGR卻呈現(xiàn)差異性，其中0.1、0.5 mg/L Cd處理組的SGR在試驗(yàn)前10 d內(nèi)逐漸升高，然后保持穩(wěn)定至第15天 (P＞0.05)，1.0 mg/L Cd處理組的SGR隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈波動(dòng)變化狀態(tài)，而5.0 mg/L Cd處理組的SGR呈先升高后降低的趨勢(shì)；試驗(yàn)期間，除第10天時(shí)0.1 mg/L Cd處理組外，各處理組的SGR均顯著低于對(duì)照組 (p＜0.05)，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，0.5、1.0 mg/L Cd處理組的SGR無顯著性差異 (P＞0.05)，但均顯著低于0.1 mg/L處理組 (p＜0.05)，而5.0 mg/L Cd處理組的SGR最低，僅為對(duì)照組的30%。

2.2 Cd對(duì)銅藻葉綠素a、類胡蘿卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

圖1 重金屬鎘對(duì)銅藻特定生長(zhǎng)率的影響Fig.1 Effect of Cd on specific growth rate of sea weed Sargassum horneri

Cd濃度≤1.0 mg/L的3個(gè)處理組，Chl－a含量在試驗(yàn)前10 d內(nèi)無顯著性變化，隨后均呈下降趨勢(shì)，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理組Chl－a含量均顯著低于對(duì)照組 (p＜0.05)，而5.0 mg/L處理組的Chl－a含量在試驗(yàn)期間均呈顯著下降趨勢(shì) (圖2－A)。

各處理組的胡蘿卜素含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈波動(dòng)變化狀態(tài)，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)均顯著低于對(duì)照組(p＜0.05)(圖2－B)。

可溶性糖含量的變化呈現(xiàn)差異性，除0.1 mg/L處理組在第3天和第5天時(shí)與對(duì)照組無顯著性差異外 (P＞0.05)，其他各組在各時(shí)間段均顯著高于對(duì)照組 (p＜0.05)(圖2－C)。

可溶性蛋白含量除5.0 mg/L處理組在試驗(yàn)15 d內(nèi)持續(xù)下降外，其他3個(gè)處理組則在培養(yǎng)前5 d逐漸上升，隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)各個(gè)處理組均顯著低于對(duì)照組 (p＜0.05)(圖2－D)。

2.3 Cd對(duì)銅藻巖藻黃素、褐藻膠和褐藻多酚含量的影響

在不同濃度Cd處理下，銅藻的巖藻黃素含量明顯下降，且Cd處理濃度越高，降幅越大，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理組較對(duì)照組分別下降了36.1%、38.2%、49.8%、68.8%(圖3－A)；而銅藻的褐藻膠含量在0.1、0.5 mg/L Cd處理下與對(duì)照組無顯著性差異 (P＞0.05)，而在高濃度Cd(1.0、5.0 mg/L)處理下比對(duì)照組顯著下降 (p＜0.05)，至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，高濃度Cd處理組較對(duì)照組分別下降了8.8%和9.4%(圖3－B)；褐藻多酚含量與巖藻黃素變化趨勢(shì)一致，至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各處理組較對(duì)照組分別下降了 30.35%、43.5%、45.7%、57.6%(圖3－C)。

圖2 重金屬鎘對(duì)銅藻葉綠素a、類胡蘿卜素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.2 Effect of Cd on contents of Chl－a， carotenoid， soluble sugar and soluble protein in brown alga Sargassum horneri

圖3 重金屬鎘對(duì)銅藻巖藻黃素、褐藻膠和褐藻多酚含量的影響Fig.3 Effect of Cd on contents of fucoxanthin， alginate and phlorotannins in brown alga Sargassum horneri

3 討論

3.1 Cd對(duì)銅藻生長(zhǎng)的影響

藻類的生長(zhǎng)受各種環(huán)境因子的影響，比如溫度、光照、營養(yǎng)鹽，以及海水的鹽度、pH、污染物等。近年來，中國近海水域持續(xù)受到重金屬的污染，勢(shì)必會(huì)對(duì)藻類的生長(zhǎng)造成一定影響。本研究結(jié)果表明，在培養(yǎng)前10 d內(nèi)，銅藻在Cd污染的海水中生長(zhǎng)良好，培養(yǎng)15 d時(shí)，各試驗(yàn)組銅藻的特定生長(zhǎng)率均顯著降低，其中Cd濃度為5.0 mg/L試驗(yàn)組藻體的SGR降低幅度最大，藻體尖端出現(xiàn)發(fā)白脫落等表觀現(xiàn)象，銅藻的生長(zhǎng)受到明顯抑制。說明銅藻對(duì)Cd的毒性具有一定的耐受性，但當(dāng)超過其耐受范圍時(shí)，則會(huì)受到脅迫損傷。余江等[23]研究表明，龍須菜Gracilaria lemaneiformis在Cd濃度＜3.0 mg/L的培養(yǎng)液中生長(zhǎng)良好，Cd濃度≥3.0 mg/L時(shí)，生長(zhǎng)受到明顯抑制。Jiang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，5 μmol/L Cd處理7 d對(duì)緣管滸苔Ulva linza的相對(duì)生長(zhǎng)速率無影響，而使?jié)G苔Ulva prolifera的相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著降低，120 μmol/L Cd處理7 d則會(huì)導(dǎo)致滸苔死亡，說明大型海藻對(duì)重金屬Cd的耐受力存在種間差異。

目前，重金屬Cd抑制藻類生長(zhǎng)的原因尚未有統(tǒng)一的定論，其原因可能是:Cd是海藻生長(zhǎng)的非必需元素，藻類能主動(dòng)排除或隔離Cd來降低其毒性，Cd脅迫引起生長(zhǎng)速率降低的原因可能與鎘脅迫誘發(fā)藻類的適應(yīng)機(jī)制和修復(fù)機(jī)制而消耗的能量有關(guān)[25]；Cd與藻體內(nèi)相應(yīng)分子結(jié)合形成的物質(zhì)阻斷了藻體的一些基本功能，從而抑制了藻類對(duì)營養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，導(dǎo)致藻體營養(yǎng)的匱乏[26]。

3.2 Cd對(duì)銅藻藻體生化特性的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，低質(zhì)量濃度的Cd(≤1.0 mg/L)在培養(yǎng)前10 d內(nèi)，對(duì)銅藻葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響不大，這與銅藻對(duì)重金屬Cd的耐受機(jī)制有關(guān)。而高濃度Cd(5.0 mg/L)的脅迫作用則明顯使葉綠素和類胡蘿卜素含量顯著降低。葉綠素和類胡蘿卜素是大型海藻光合作用的主要色素，其含量的下降將直接導(dǎo)致光合作用及物質(zhì)合成速率降低，從而對(duì)藻類的生理生化代謝產(chǎn)生巨大的毒害作用，也是衡量藻體衰老的重要指標(biāo)。已有研究表明，葉綠素含量降低可能與其生物合成過程中Mg和Fe的缺乏有關(guān)[25]，也可能是Cd抑制了一些酶的活性，如原葉綠素酸酯還原酶[27]或者使一些葉綠素酶的活性增強(qiáng)，促進(jìn)了葉綠素的分解。而類胡蘿卜素是輔助色素的一種，是植物體內(nèi)非酶促抗氧化系統(tǒng)，能夠有效地清除活性氧，防止膜脂的過氧化，維持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免細(xì)胞傷害[28]。本研究中，類胡蘿卜素含量的減少表明，銅藻在高濃度Cd脅迫下對(duì)活性氧的清除能力下降，過量的活性氧會(huì)破壞光合作用，造成光合作用效率的降低。

可溶性糖和可溶性蛋白含量是衡量植物代謝水平的重要指標(biāo)[29]?？扇苄蕴堑姆e累可以提高植物的滲透勢(shì)和抗性，相關(guān)研究表明，在重金屬Cu脅迫8 d時(shí)，半葉馬尾藻Sargassum hemiphyllum的可溶性糖含量呈明顯上升趨勢(shì)[19]。本研究中，除低濃度Cd(0.1 mg/L)在脅迫初期藻體內(nèi)可溶性糖的含量保持穩(wěn)定外，其余各脅迫組可溶性糖含量均高于對(duì)照組，說明藻體內(nèi)積累了大量的碳水化合物，以抵抗Cd脅迫對(duì)細(xì)胞可能造成的損傷。可溶性蛋白大多數(shù)是功能蛋白和參與各種代謝的酶類，本研究中，在低濃度Cd脅迫下，可溶性蛋白的含量升高，在Cd濃度為1.0 mg/L時(shí)達(dá)到峰值，且隨Cd濃度的升高呈顯著降低的趨勢(shì)。有研究報(bào)道，低濃度的Cd可誘導(dǎo)可溶性蛋白含量的增加，從而降低Cd的毒性，這可能是藻體對(duì)過量Cd毒害的自我保護(hù)機(jī)制的響應(yīng)，但高濃度的Cd對(duì)蛋白質(zhì)的合成與代謝起破壞作用[30－31]，本研究中也進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論。

3.3 Cd對(duì)銅藻生物活性物質(zhì)積累的影響

褐藻中的生物活性物質(zhì)是具有潛在開發(fā)應(yīng)用價(jià)值的海洋天然活性產(chǎn)物，目前，國內(nèi)外對(duì)于這方面的研究主要集中在生物活性物質(zhì)的提取工藝以及生物學(xué)功能方面。巖藻黃素是一種特殊的類胡蘿卜素，并與葉綠素a和葉綠素c組成捕光復(fù)合物，作為捕光復(fù)合體，在光合作用的光化學(xué)系統(tǒng)中具有重要的作用，天然的巖藻黃素主要來源于褐藻和硅藻。褐藻膠是一種酸性多糖，其生物來源主要有褐藻以及多種機(jī)會(huì)致病菌 (如假單胞菌屬Pseudomonas)，其生物功能主要是起到胞外的保護(hù)和支撐作用[32]。褐藻多酚是發(fā)現(xiàn)于褐藻且僅存于褐藻中的一族天然產(chǎn)物，有強(qiáng)烈的抗氧化活性，在褐藻中扮演著重要的角色，保護(hù)藻體免受紫外輻射的傷害、抵御其他食草動(dòng)物的牧食、防止氧化暴發(fā)造成機(jī)體傷害等等。褐藻中這3種主要的活性物質(zhì)為其提供了多種生物學(xué)功能，如抗氧化活性、抗腫瘤活性、抗凝血活性、降低血脂活性、降血糖活性等，但對(duì)這些活性物質(zhì)的作用機(jī)理以及調(diào)控機(jī)制尚有待進(jìn)一步地研究。已有研究表明，活性物質(zhì)的含量受褐藻的種類、生長(zhǎng)地理環(huán)境、生長(zhǎng)季節(jié)、褐藻不同部位等因素的影響。如Mori等[33]在對(duì)深海養(yǎng)殖萱藻的研究中發(fā)現(xiàn)，其巖藻黃素的含量在幼年時(shí)期比較高。萱藻幼生期和成熟期的褐藻膠含量也不同，其細(xì)微結(jié)構(gòu)也有顯著差別；成熟期萱藻中多聚古羅糖醛酸含量高于幼生期，且隨著萱藻的成熟，其含量顯著增加[34]。嚴(yán)小軍等[35]報(bào)道，海黍子和鼠尾藻的褐藻多酚含量存在著季節(jié)變動(dòng)。許亞如[36]研究發(fā)現(xiàn)，羊棲菜氣囊中的多酚含量高于莖中以及整個(gè)羊棲菜藻體粗提物中的多酚含量，但其認(rèn)為褐藻多酚主要集中分布于藻體的外皮層細(xì)胞內(nèi)，并無組織結(jié)構(gòu)差異，推測(cè)原因并非是褐藻多酚在氣囊中分布更廣，而是由于氣囊的比表面積較莖的更大，故褐藻多酚含量更多，加之與有機(jī)試劑的接觸面積更大，所以提取效率更高。

環(huán)境因子對(duì)大型海藻的生長(zhǎng)有顯著的影響，勢(shì)必會(huì)影響其生物活性物質(zhì)的積累，而目前關(guān)于此方面的研究較少，尤其是重金屬等環(huán)境污染物對(duì)藻類生物活性成分積累的影響鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)中研究了不同濃度重金屬Cd對(duì)銅藻巖藻黃素、褐藻膠和褐藻多酚等生物活性成分積累的影響，結(jié)果表明，Cd脅迫下銅藻巖藻黃素和褐藻多酚的含量均有極大程度的下降，0.1 mg/L Cd脅迫處理15 d即對(duì)其產(chǎn)生明顯影響，且Cd脅迫濃度越高，活性成分的含量降幅越大。而褐藻膠的含量在0.1、0.5 mg/L Cd脅迫下與對(duì)照組無顯著性差異，而在高濃度Cd(1.0、5.0 mg/L)脅迫下顯著下降，但降幅較小。

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)褐藻銅藻的養(yǎng)殖過程中，養(yǎng)殖海域的重金屬污染物不僅影響藻體的生長(zhǎng)，而且對(duì)其活性物質(zhì)的積累也產(chǎn)生顯著的影響，是銅藻養(yǎng)殖過程中需要考慮的重要因素。關(guān)于不同環(huán)境因子對(duì)經(jīng)濟(jì)褐藻生物活性成分影響的研究尚且較少，今后亟需加強(qiáng)此方面的研究，以為其高值化利用和深加工提供理論依據(jù)。

致謝:感謝魯東大學(xué)農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)張彤彤同學(xué)在試驗(yàn)工作中的協(xié)助!

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Effect of cadmium stress on growth and accumulation of bioactive compounds in brown alga Sargassum horneri

Lü Fang1，2， ZHAN Dong－mei1，2， GUO Wen1， WU Hai－yi1，2， DING Gang1，2， LUAN Qing3
(1.Marine Biology Institute of Shandong Province， Qingdao 266104， China； 2.Qingdao Macroalgae Engineering Technology Research Center， Qingdao 266104， China； 3.College of Life Science， Yantai University， Yantai 264005， China)

The effects of cadmium concentrations on growth，physiological biochemical characteristics including photosynthetic pigment， soluble sugar and soluble protein)and bioactive accumulation of fucoxanthin， alginate and phlorotannins were studied in brown alga Sargassum horneri exposed to cadmium concentrations of 0，0.1，0.5，1.0 and 5.0 mg/L prepared by CdCl2·2.5 H2O at water temperature of 15℃ for 15 days to evaluate effects of heavy metal polution on growth and quality of economically important sea weed.The results showed that the brown alga in control group had continual increase in specific growth rate(SGR)in thalli.The brown alga exposed to 0.1 and 0.5 mg/L Cd， however， showed gradual increase in SGR during the first 10 days and then stable to 15thday， the brown alga exposed to 1.0 mg/L Cd showing a fluctuation trend in SGR with time，and exposed to 5.0 mg/L having elevated SGR first and then being decreased.The physiological biochemical indices of the macroalgae were found to be varied with exposed period， on the 15thday， significantly lower contents of chlorophyll a， carotenoid and soluble protein than those in the control group(p＜0.05)， and significantly higher soluble sugar content than that in the control group(p＜0.05).The contents of fucoxanthin and phlorotannins were found to be decreased significantly in the brown alga under Cd stress，with the greater decline range at higher concentration of Cd.There was no significant change in alginate content under Cd concentration of≤0.5 mg/L(P＞0.05)， significant decrease at Cd concentration of≥1.0 mg/L(p＜0.05).The findings suggest that the heavy metal pollution be considered as an important factor in development of the brown alga industry in mariculture area.

Sargassum horneri； cadmium； photosynthetic pigment； fucoxanthin； alginate； phlorotannin

P735

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2017.06.005

2095－1388(2017)06－0664－07

2017－04－01

國家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng) (201505022，201405040)；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目 (SDAIT26)；山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目

呂芳 (1982—)，女，博士，助理研究員。E－mail:lvfang8254＠163.com

郭文 (1963—)，男，研究員。E－mail:guowen1963＠126.com