張 慧，劉錦上，黃翔鵠,2,3

（1.廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院//2.廣東省藻類養(yǎng)殖及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，廣東 湛江 524088；3.廣東海洋大學(xué)深圳研究院，廣東 深圳 518000；4.茂名市金陽熱帶海珍養(yǎng)殖有限公司，廣東 茂名 525000）

波吉卵囊藻（Oocystis borgei）隸屬于綠藻門Chorophyta，綠藻綱Chlorophyceae，綠球藻目Chlorococcales，卵囊藻科Oocystaceas，卵囊藻屬Oocystis，是對蝦池塘中重要的生長因子，具有種群穩(wěn)定、抑制弧菌生長、吸附重金屬、吸收氨氮等重要功能，對保持對蝦池塘環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)平衡有重要作用，被廣泛用于對蝦池塘水質(zhì)控制[1-3]。Mg2+、Mn2+離子對于微藻種群的穩(wěn)定增長具有極為重要的影響[4-5]。郭麗麗等[6]認為Mg2+影響著微囊藻的新陳代謝過程，從而影響微囊藻的生長狀況以及合成有機物的能力。Mg2+是維持細胞正常機能，促進植物生長發(fā)育的必要條件[7]。劉靜等[8]認為Mn2+作為藻類生長必需的之一，是生物體進行光合作用的催化劑，對有氧呼吸產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物有去毒作用，是一些酶的活化劑，以及在生成ATP方面也起功能性作用。李灝等[9-10]認為一般水體中Mn2+等元素的含量是很低的，常常成為藻類生長的限制因子。在池塘定向培育波吉卵囊藻的生產(chǎn)活動中，Mg2+、Mn2+等是對蝦養(yǎng)殖水體存在的重要離子，對卵囊藻的生長具有特定調(diào)控作用。目前，關(guān)于波吉卵囊藻的研究報道主要在其生理生態(tài)及應(yīng)用方面，李長玲等[2]、黃翔鵠等[3]等研究了波吉卵囊藻培養(yǎng)的生態(tài)條件及其對蝦池環(huán)境增強凡納濱對蝦抗病力的影響，波吉卵囊藻對Cu2+和Zn2+的耐受力、吸附率和吸附量的作用規(guī)律，但未見有關(guān)于波吉卵囊藻對Mg2+、Mn2+等離子需求的研究報道。本實驗通過設(shè)置不同的Mg2+、Mn2+濃度梯度，對波吉卵囊藻的藻細胞數(shù)目、葉綠素a含量、類胡蘿卜素含量及胞內(nèi)外多糖含量測定，探索Mg2+、Mn2+等離子在波吉卵囊藻的生理生態(tài)和生長狀況的影響，為波吉卵囊藻在河口等低鹽度地帶的培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗用波吉卵囊藻由廣東海洋大學(xué)水域生態(tài)與水產(chǎn)養(yǎng)殖研究室提供，經(jīng)蒸餾水洗滌后培養(yǎng)在實驗室中備用。實驗用蒸餾水取自廣東海洋大學(xué)超純水儀，煮沸冷卻后使用。

1.2 方法

1.2.1接種和培養(yǎng)條件 營養(yǎng)液采用f/2 培養(yǎng)液的配方[11]為基礎(chǔ)，取蒸餾水培養(yǎng)數(shù)日后的波吉卵囊藻液接入新鮮培養(yǎng)液中，實驗用 500 mL錐形瓶，培養(yǎng)液體積400 mL，置于PGX-280A-12H光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，實驗照度為4 000 lx，光暗周期為12 h∶12 h，溫度為24 ℃，每天定時搖瓶4次，并交換位置。

1.2.2單因子實驗濃度設(shè)置 分別設(shè)5個實驗濃度組，每組設(shè)3個平行組，以f/2培養(yǎng)液的配方為基礎(chǔ)，采取僅改變Mg和Mn其中一種營養(yǎng)鹽濃度而另一種不變的方法進行單因子實驗。Mg2+質(zhì)量濃度梯度分別設(shè)置為0、1、2、4、8 mg/L，并以不含Mg2+的培養(yǎng)液為對照組。Mn2+濃度梯度分別設(shè)置為0、0.005、0.050、0.500、5.000 mg/L，并以不含Mn2+的培養(yǎng)液為對照組。

1.2.3藻細胞密度光密度值與細胞密度關(guān)系建立

先做D和藻類細胞數(shù)相關(guān)初步實驗，將實驗用藻液稀釋成不同濃度梯度，用UV-2450 日本島津紫外-可見光分光光度計在650 nm 處測各濃度組D值，將藻液用血球計數(shù)板計算其細胞數(shù)，結(jié)果表明在650 nm處D值與藻細胞密度N（mL）相關(guān)性良好，線性關(guān)系為：N=748.34×D（650 nm）+6.324 5(R2=0.99)。以不加藻液的相同培養(yǎng)液為空白對照，從接種日起，每天定時取藻液8 mL，用UV-2450日本島津紫外-可見光分光光度計測定650 nm處的D值，再換算為細胞密度N[2]。

1.2.4色素蛋白含量的測定 根據(jù)韓建剛等[12]的方法測定葉綠素a、類胡蘿卜素的含量，但有所改進，具體方法：培養(yǎng)10 d后用移液槍吸取8 mL藻液，注入離心管，于4 ℃冰箱避光放置24 h，取出后以5 000 r/min離心15 min，去上清液，加入5 mL體積分數(shù)95%的乙醇，搖勻，避光條件下置于4 ℃冰箱24 h，提取完成后以5 000 r/min再次離心15 min，將上清液移至離心管，搖勻待測。以95%乙醇為參比溶液，用UV-2450型日本島津紫外-可見光分光光度計測定上清液中的665、649、646、470 nm處吸光值。

1.2.5多糖含量的測定 采用Yang等[13]的方法提取多糖，但有所改進，具體方法：以葡萄糖為標準品制作標準曲線，用UV-2450型日本島津紫外-可見光分光光度計在波長490 nm處測定各濃度組D值，得標準曲線方程：Y=0.015 7X-0.021 8（R2=0.999 2）。取培養(yǎng)10 d后的藻液8 mL，5 000 r/min離心15 min，取上清液測定胞外多糖含量。上述離心后的藻團加入5 mL 0.000 03 mol/L的NaOH，搖勻后置于水浴鍋中50 ℃水浴2.5 h，取出后5 000 r/min離心15 min，取上清液測定胞內(nèi)多糖含量。取上述2次的上清液各2 mL用苯酚—硫酸法[12-14]測定450 nm處的D值，即為多糖含量，最后結(jié)合藻細胞密度可計算出單細胞胞內(nèi)外多糖的含量。

1.2.6數(shù)據(jù)處理 增殖率：K=(lgDt-lgD0)/t× 3.322，Dt表示最終光密度值，D0表示最初光密度值，t表示培養(yǎng)時間[1]。

色素蛋白含量：

ρa=13.95D(665 nm) -6.88D(649 nm)；

ρb=24.96D(646 nm) -7.32D(665 nm)；

ρc=[1000D(470 nm) -2.05Ca-114.8Cb]/245，

式中，ρa、ρb、ρc分別為葉綠素a，葉綠素b，類胡蘿卜素的質(zhì)量濃度（mg/L）[10]。

1.2.7統(tǒng)計分析 實驗數(shù)據(jù)采用Excle2010和SPSS軟件進行方差分析和多重比較，多重比較結(jié)果采用標記字母法，各平均數(shù)間凡有一個相同標記字母的即為差異不顯著（α=0.05）。

2 結(jié)果

2.1 Mg2+對波吉卵囊藻相對增長率的影響

圖1顯示不同Mg2+濃度下波吉卵囊藻的生長情況，由生長曲線可知，波吉卵囊藻培養(yǎng)前期的1～2 d，曲線斜率較緩，之后曲線斜率較大，進入快速生長期。0～2 d，各組細胞生物量差異不明顯，4 d時，Mg2+質(zhì)量濃度為1 mg/L和2 mg/L的組別藻細胞生物量逐漸高于其他組，8 d以后，這種趨勢更加明顯，波吉卵囊藻的生物量顯著增加，說明Mg2+質(zhì)量濃度為1～2 mg/L時是波吉卵囊藻生長的最適濃度，大于 4 mg/L時對波吉卵囊藻的生長起抑制作用。

由圖2相對增長率K值可知，隨著Mg2+濃度升高，K值呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，在Mg2+質(zhì)量濃度為2 mg/L時，促進作用最強，K值達到峰值，較對照組升高了18.5%。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mg2+濃度組別之間其K值差異達極顯著水平（F=478.942，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mg2+質(zhì)量濃度在2 mg/L時差異最顯著，波吉卵囊藻生長最快，是波吉卵囊藻生長的最適濃度，Mg2+質(zhì)量濃度＞ 4 mg/L時，波吉卵囊藻的生長受到顯著抑制。

圖1 不同Mg2+濃度下波吉卵囊藻的生長曲線Fig.1 The growth curve of Oocystis borgeiunder different concentration of Mg2+

圖2 不同Mg2+濃度下波吉卵囊藻的相對增長率KFig.2 The relative growth rate of Oocystis borgei under different concentration of Mg2+

2.2 Mg2+對波吉卵囊藻色素蛋白含量的影響

圖3顯示，隨著Mg2+濃度升高，波吉卵囊藻葉綠素a含量呈先升高后降低的趨勢。在Mg2+質(zhì)量濃度為2 mg/L時含量最高，1 mg/L時次之，大于4 mg/L時葉綠素a合成受到抑制。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mg2+濃度組別之間其葉綠素a含量差異達極顯著水平（F=343.746，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mg2+質(zhì)量濃度在2 mg/L時較其他各組差異最顯著。

圖3 不同Mg2+濃度下波吉卵囊藻葉綠素a含量變化Fig.3 Changes of chlorophyll a content of Oocystis borgei under different concentration of Mg2+

圖4顯示，隨Mg2+濃度升高，波吉卵囊藻類胡蘿卜素含量呈先升高后降低趨勢。在Mg2+質(zhì)量濃度為2 mg/L時類胡蘿卜素含量最高。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mg2+濃度組間類胡蘿卜素含量差異達極顯著水平（F=1 162.839，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，Mg2+質(zhì)量濃度在2 mg/L時波吉卵囊藻類胡蘿卜素含量最高，但Mg2+質(zhì)量濃度在1～2 mg/L時差異不顯著；Mg2+質(zhì)量濃度為4～8 mg/L時，波吉卵囊藻類胡蘿卜素含量最低，且無顯著差異。

圖4 不同Mg2+濃度下波吉卵囊藻類胡蘿卜素含量變化Fig.4 Changes of carotenoid content of Oocystis borgei under different concentration of Mg2+

2.3 Mg2+對波吉卵囊藻多糖含量的影響

如圖5顯示，隨著Mg2+濃度的升高，單個藻細胞中胞內(nèi)多糖含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但均高于對照組。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mg2+濃度組別之間其胞內(nèi)多糖含量差異達極顯著水平（F=202.004，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mg2+質(zhì)量濃度為4 mg/L時較其他各組差異最顯著。

圖5 不同Mg2+濃度下單個藻細胞中胞內(nèi)多糖含量變化Fig.5 Changes of intracellular polysaccharides in single algae cell under different concentration of Mg2+

如圖6顯示，隨著Mg2+濃度升高，波吉卵囊藻單個細胞中胞外多糖含量呈現(xiàn)不斷升高趨勢，當(dāng)Mg2+質(zhì)量濃度為8 mg/L時，單個藻細胞中胞外多糖含量最高，達0.070 pg。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mg2+濃度的組別之間其胞外多糖含量差異達極顯著水平（F=457.360，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mg2+質(zhì)量濃度在8 mg/L時較其他各組差異最顯著。

圖6 不同Mg2+濃度下單個藻細胞中胞外多糖含量變化Fig.6 Changes of extracellular polysaccharide in single algae cell under different concentration of Mg2+

2.4 Mn2+對波吉卵囊藻相對增長率的影響

圖7可知，培養(yǎng)0～2 d時，各組生物量無明顯差異，但2 d后，Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時，對波吉卵囊藻的生物量有促進作用，但Mn2+質(zhì)量濃度 ＞ 0.005 mg/L的組別均出現(xiàn)藻體變黃色、藻體生長受到顯著抑制和大量死亡的現(xiàn)象，雖然測得D值相比對照組有所升高，但可以明顯看出是因為藻體死亡使藻液渾濁導(dǎo)致的，因此波吉卵囊藻生長的最適Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L。

圖7 不同Mn2+濃度下波吉卵囊藻的生長曲線Fig.7 The growth curveof Oocystis borgeiunder different concentration of Mn2+

由圖8可知，隨著Mn2+濃度升高，K值呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，在Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時，K值有所升高，Mn2+質(zhì)量濃度 ＞ 0.05mg/L時K值顯著降低，對波吉卵囊藻的生長呈現(xiàn)抑制作用。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mn2+濃度組間其K值差異達極顯著水平（F=457.360，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均有顯著差異。Mn2+質(zhì)量濃度為5 mg/L時較其他各組差異最顯著。

圖8 不同Mn2+濃度下波吉卵囊藻的相對增長率KFig.8 The relative growth rate of Oocystis borgei under different concentration of Mn2+

2.5 Mn2+對波吉卵囊藻色素蛋白含量的影響

如圖9顯示，隨著Mn2+濃度升高，波吉卵囊藻的葉綠素a含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。在Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時促進作用最強，葉綠素a質(zhì)量濃度達0.35 mg/L。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mn2+濃度的組別之間其葉綠素a含量差異達極顯著水平（F=1 162.839，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時較其他各組差異最顯著。

圖9 不同Mn2+濃度下波吉卵囊藻葉綠素a含量變化Fig.9 Changes of chlorophyll a content of Oocystis borgei under different concentration of Mn2+

如圖10顯示，隨著Mn2+濃度的升高，波吉卵囊藻的類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時促進作用最強，類胡蘿卜素質(zhì)量濃度達0.19 mg/L。ANOVA結(jié)果顯示，不同組別之間其類胡蘿卜素含量差異達極顯著水平（F=150.695，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時較其他各組差異最顯著。

圖10 不同Mn2+濃度下波吉卵囊藻類胡蘿卜素含量變化Fig.10 Changes of carotenoid content of Oocystis borgeiunder different concentration of Mn2+

2.6 Mn2+對波吉卵囊藻多糖含量的影響

如圖11顯示，隨著Mn2+濃度升高，單個藻細胞的胞內(nèi)多糖含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢。ANOVA結(jié)果顯示，不同Mn2+濃度組別之間其單個藻細胞的胞內(nèi)多糖含量差異達極顯著水平（F=138.836，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，Mn2+質(zhì)量濃度在0.005 mg/L時，單個藻細胞的胞內(nèi)多糖含量顯著高于其他各組，Mn2+質(zhì)量濃度在0.5～5 mg/L時單個藻細胞的胞內(nèi)多糖含量無顯著差異。

圖11 不同Mn2+濃度下單個藻細胞中胞內(nèi)多糖含量變化Fig.11 Changes of intracellular polysaccharides in single algae cell under different concentration of Mn2+

圖12顯示，隨著Mn2+濃度升高，單個藻細胞的胞外多糖含量呈現(xiàn)不斷升高趨勢，當(dāng)Mn2+質(zhì)量濃度為5 mg/L時單個藻細胞的胞外多糖含量達到峰值，為0.095 pg。ANOVA結(jié)果顯示，不同組別之間，其單個藻細胞的胞外多糖含量差異達極顯著水平（F=330.255，P＜ 0.01）。Duncan多重比較結(jié)果顯示，各組之間均具有顯著差異。Mn2+質(zhì)量濃度在5 mg/L時，單個藻細胞的胞外多糖含量顯著高于其他各組。

圖12 不同Mn2+濃度下單個藻細胞中胞外多糖含量變化Fig.12 Changes of extracellular polysaccharide in single algae cell under different concentration of Mg2+

3 討論

3.1 Mg2+對波吉卵囊藻生長的影響

Mg是植物生長的必需元素。Mg參與了物質(zhì)吸收與運轉(zhuǎn)、光合作用和蛋白質(zhì)合成，在植物體內(nèi)，Mg是許多酶的活化劑，其中特別是與碳水化合物的代謝，磷酸轉(zhuǎn)化以及脫羧作用關(guān)系密切[17～19]。同時，Mg也是葉綠素重要組成元素之一，Mg的增加有利于藻類合成更多的葉綠素[6,20]。郭麗麗等[6]研究顯示，Mg缺失時，銅綠微囊藻的生長會受到顯著的抑制，較高質(zhì)量濃度的Mg(＞ 5 mg/L)也會抑制銅綠微囊藻的生長。王珊等[21]研究顯示，在缺鎂脅迫條件下，普通小球藻的生物量和葉綠素a含量分別降低了20%和27.52%。

本研究結(jié)果表明，隨著Mg2+濃度增加，波吉卵囊藻的相對增長率、葉綠素a含量和類胡蘿卜素含量均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，其中在Mg2+質(zhì)量濃度為2 mg/L時促進作用最強，是波吉卵囊藻生長的最適濃度。因此，低質(zhì)量濃度Mg2+（0～2 mg/L）能夠促進波吉卵囊藻的生長和色素蛋白的合成，當(dāng)Mg2+質(zhì)量濃度超過一定限度（＞ 4 mg/L）則會抑制波吉卵囊藻的生長和色素蛋白的合成。在我國珠江三角洲、長江三角洲、江蘇、渤海灣等河口、半咸水或低鹽度地帶地區(qū)，常常因為某些離子元素缺少，導(dǎo)致其水體環(huán)境不穩(wěn)定，易發(fā)生變化，限制了波吉卵囊藻的定向培育，危害對蝦的健康養(yǎng)殖。因此，在低鹽度或淡化養(yǎng)殖模式中，注意Mg2+的添加，從而保證藻類種群的穩(wěn)定，保持生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡和良好的養(yǎng)殖環(huán)境,使對蝦能夠健康生長。

3.2 Mg2+對波吉卵囊藻多糖合成的影響

Mg作為合成葉綠素的重要元素，會影響光合作用，藻類通過光合作用合成有機物，除用于呼吸作用外，大部分轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)、脂類、核酸等物質(zhì)，其余部分則以多糖形式存留在細胞中或者分泌到細胞外，Mg濃度增大有利于微囊藻合成更多葉綠素從而合成更多糖類[6]，且藻類胞外多糖中含有相當(dāng)質(zhì)量濃度的Mg[22-23]。郭麗麗等[6]研究發(fā)現(xiàn)Mg在適宜質(zhì)量濃度(5 mg/L)會促進銅綠微囊藻合成多糖總量增加，抑制多糖分泌、防止多糖溶解。趙榮芳等[24]研究發(fā)現(xiàn)水動力作用下鎂離子促進銅綠微囊藻胞外多糖的分泌，有利于微囊藻群體形成，以降低外界環(huán)境對自身的影響，從而適應(yīng)環(huán)境變化。從本實驗結(jié)果來看，隨著Mg2+濃度增加，各實驗組胞內(nèi)多糖含量表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，相比對照組均有明顯增加，當(dāng)Mg2+質(zhì)量濃度為2 mg/L時，其胞內(nèi)多糖合成量是對照組的1.1倍，Mg2+的添加有利于胞內(nèi)多糖儲存，以便在受到環(huán)境脅迫時分泌。各實驗組胞外多糖的含量表現(xiàn)為不斷升高趨勢，當(dāng)Mg2+質(zhì)量濃度為2 mg/L時，其胞外多糖的合成量是對照組的1.2倍，且Mg2+濃度越高，胞外多糖增加量越高，Mg2+質(zhì)量濃度為8 mg/L時合成的胞外多糖含量是對照組的2.4倍。因此可以得出，有Mg2+添加的培養(yǎng)液比不添加Mg2+的培養(yǎng)液更有利于波吉卵囊藻胞內(nèi)外多糖的合成，且Mg2+濃度越高，越有利于胞外多糖合成，以幫助藻類在不良環(huán)境下生存。

3.3 Mn2+對波吉卵囊藻生長的影響

Mn2+作為藻類生長必需的離子之一，是生物體進行光合作用的催化劑，對有氧呼吸產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物有去毒的作用。對糖酵解中的某些酶如己糖磷酸激酶、烯醇化酶、羧化酶有活化的作用，也是三羧酸循環(huán)中某些酶如異檸檬酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶和檸檬酸合成酶等的活化劑，在生成ATP方面也起功能性作用。適量Mn2+可加快藻類光合速率，在光合作用方面，水的光解需要Mn2+參與，也是葉綠體的結(jié)構(gòu)成分，缺少時，葉綠體結(jié)構(gòu)會被破壞，甚至解體[8,25]。相關(guān)研究顯示，Mn有自己的濃度極限，低濃度時促進藻的生長，高濃度時則抑制藻的生長[10,25-28]，適量錳可加快藻類光合速率[29]。5.5×10-6mg/L的Mn2+濃度已經(jīng)接近于銅綠微囊藻對Mn2+耐受的極限[8]，0.018～0.036 mg/L的Mn2+質(zhì)量濃度下亞歷山大藻LC3可獲得較快生長速 率[28]，Rai等[26]報道，2 mg/L的錳對微襄藻有中度毒性，3.1 mg/L的錳可使月芽藻體積減少5%，在50 mg/kg的錳溶液中，小球藻體積減少5%。從本實驗結(jié)果來看，隨著Mn2+濃度增強，波吉卵囊藻的相對增長率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且質(zhì)量濃度 ＞ 0.005 mg/L的組別藻體在生長第二天就出現(xiàn)變黃，水體變渾濁的現(xiàn)象。且波吉卵囊藻的葉綠素a含量、類胡蘿卜素含量都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。推測是因為低濃度Mn2+促進波吉卵囊藻的代謝過程、促進光合作用和色素蛋白的積累，而過高的Mn2+濃度則抑制波吉卵囊藻的色素蛋白合成、破壞葉綠體結(jié)構(gòu)，對波吉卵囊藻生長起到了抑制作用，甚至導(dǎo)致藻體死亡。因此在波吉卵囊藻的定向培育中，要注意Mn2+添加的量，將Mn2+濃度控制在＜ 0.005 mg/L的范圍內(nèi)，可在一定程度上促進波吉卵囊藻生長和色素蛋白的合成。

3.4 Mn2+對波吉卵囊藻多糖合成的影響

錳作為藻類生長必需的元素之一，可以活化細胞內(nèi)的一系列酶反應(yīng)，如水解反應(yīng)、還原反應(yīng)、磷酸化和脫羧基作用等，促進多余的蛋白質(zhì)、脂類等轉(zhuǎn)化為多糖的形式存留在細胞中形成胞內(nèi)多糖，或者分泌到細胞外形成固著性胞外多糖或溶解性胞外多糖，而過量的Mn2+又會形成高鹽脅迫造成生物量下降、作物減產(chǎn)等[6,30-31]。

本實驗結(jié)果來看，隨著Mn2+濃度增加，波吉卵囊藻胞內(nèi)多糖含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，當(dāng)Mn2+質(zhì)量濃度為0～0.005 mg/L時，能夠促進波吉卵囊藻胞內(nèi)多糖合成，有利于儲備大量胞內(nèi)多糖，以便一旦藻體生長受到脅迫可大量分泌到細胞外，對藻體起到保護作用。隨著Mn2+濃度增加，波吉卵囊藻的胞內(nèi)多糖含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，當(dāng)Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時，波吉卵囊藻生長良好，此時其胞內(nèi)多糖含量是對照組的1.1倍，波吉卵囊藻在環(huán)境適宜時，有利于其胞內(nèi)多糖的產(chǎn)生和儲存，以便在受到脅迫時分泌。當(dāng)處于Mn2+質(zhì)量濃度 ＞ 0.005 mg/L 時的脅迫環(huán)境時，波吉卵囊藻的胞內(nèi)多糖含量有所降低，是在脅迫環(huán)境下藻細胞破裂胞內(nèi)多糖分泌到細胞外導(dǎo)致的。陳國元等[32]研究表明，銅綠微囊藻在受到東方香蒲毒性脅迫時，化感效應(yīng)隨培養(yǎng)時間加劇，藻細胞內(nèi)類囊體結(jié)構(gòu)破碎，藻的光合系統(tǒng)被嚴重破壞，光合活性和光合效率降低，抑制多糖合成，進一步促進多糖分泌和溶解，造成胞內(nèi)多糖含量急劇降低，溶解性胞外多糖含量急劇增加的現(xiàn)象。

本實驗結(jié)果顯示，波吉卵囊藻的胞外多糖隨Mn2+濃度增加呈現(xiàn)不斷升高的趨勢，當(dāng)Mn2+質(zhì)量濃度為0.005 mg/L時，其胞外多糖的合成量是對照組的2.3倍，當(dāng)Mn2+質(zhì)量濃度為5 mg/L時，其胞外多糖含量是對照組的3.36倍，因此，相比適宜濃度，高濃度Mn2+形成的脅迫環(huán)境更能夠促進其胞外多糖分泌，以保護藻體不受傷害。因此，在波吉卵囊藻的定向培育中要注意將Mn2+濃度控制在合理范圍內(nèi)。

3.5 多糖產(chǎn)生與波吉卵囊藻抗逆性的關(guān)系

有研究顯示，微藻的胞外多聚物主要由多糖構(gòu)成[33-36]。楊州等[37]研究顯示，微囊藻單細胞在原生動物鞭毛蟲誘發(fā)下，其單細胞表面粘性增強,胞外多聚糖(extracellular polysaccharides)含量增高，誘發(fā)單細胞微囊藻重新形成由數(shù)十個到數(shù)百個細胞組成的防御性群體的方式防御牧食，因此胞外多糖有利于藻類形成防御性的群體，提高其在脅迫環(huán)境的抗性。

大量研究[38-42]發(fā)現(xiàn)，藻細胞中蛋白質(zhì)的含量與生長率呈顯著正相關(guān)關(guān)系。即外界生長環(huán)境較好時，藻類傾向于合成蛋白質(zhì)等物質(zhì)保證藻細胞的分裂。相反，當(dāng)受到外界環(huán)境脅迫時，藻類則不能夠合成充分的蛋白質(zhì)等物質(zhì)，此時多糖含量相對較高。當(dāng)球等鞭金藻超過其生長鹽度適應(yīng)范圍時，其胞內(nèi)多糖和胞外多糖含量急劇降低，均不足適宜鹽度時的5%[43]。當(dāng)極大螺旋藻438受到強度為7 000 lx的極端照度脅迫時,胞內(nèi)多糖含量增加，是生長適宜照度的1.1倍，胞外多糖含量增加為生長適宜照度時的1.75倍[44]。本實驗結(jié)果表明，當(dāng)Mg2+質(zhì)量濃度為8 mg/L時，波吉卵囊藻的K值顯著降低，生長受到顯著抑制，而胞內(nèi)多糖的合成量是對照組的1.21倍，胞外多糖的合成量是對照組的2.43倍。當(dāng)Mn2+質(zhì)量濃度為5 mg/L時，波吉卵囊藻的生長受到明顯抑制，而此時胞外多糖含量是對照組的3.36倍?？梢悦黠@看出，在脅迫環(huán)境下，當(dāng)Mg2+或Mn2+濃度過高時，波吉卵囊藻的生長受到抑制，藻細胞內(nèi)碳水化合物轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)的比例減少，轉(zhuǎn)化為胞外多糖含量的增加，使波吉卵囊藻具有較強的抗逆性。