王利芹,劉延嶺,崔翠菊,田萍萍,李言
(山東東方海洋科技股份有限公司,山東 煙臺 264000)
大葉藻(Zostera marina L.)地方名為海馬藺、海帶草、海苫房草,分布于我國河北、山東等省沿海地區(qū),在朝鮮、日本、俄羅斯、歐洲、北美洲等也有分布,通常在沿海潮間帶和潮下帶較淺的水域形成大片單種群落。大葉藻屬于單子葉植物綱(Monocotyledoneae),眼子菜科(Potamo-getonaceae),大葉藻屬(Zostera),是一種營沉水生活的海洋高等植物,廣泛分布在近海生態(tài)系統(tǒng)中,在海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)中起著重要的作用[1]。近幾十年來,由于許多人為因素的干擾,海水中懸浮顆粒物質(zhì)和可溶性營養(yǎng)物質(zhì)增多,導(dǎo)致大葉藻自然資源衰退,大葉藻植被大量減少,其種群分布范圍日益縮小。目前,大葉藻的生物特性、種子萌發(fā)等逐漸成為研究熱點之一[2]。
由于大葉藻種子在不利環(huán)境下具有休眠的特性,休眠時間可長達(dá)1 年甚至數(shù)年之久[3]。將大葉藻種子采集后直接播種或者播散到海區(qū),由于種子休眠而不能立即進(jìn)入萌發(fā)狀態(tài),雖然種子在休眠期間,能夠順利度過不利萌發(fā)的環(huán)境,但同時也增加被生物吞食的概率。另外由于種子休眠后再萌發(fā)時間的不確定性,也使種子萌發(fā)不能同步進(jìn)行,從而造成種子大量損失[4]。若能使休眠的大葉藻種子同步發(fā)育,并加速萌發(fā),可以快速地獲得大量大葉藻苗。
本試驗旨在能夠快速高效和低成本地培育大葉藻無菌苗。將種子先進(jìn)行消毒處理后,利用低鹽人工海水和鹽度升高馴化,快速打破大葉藻種子的休眠,再用滅菌海水來培養(yǎng)萌發(fā)的種子,使種子迅速萌發(fā)并且正常發(fā)育,實現(xiàn)種子的同步萌發(fā)。
大葉藻種子、滅菌海水、蒸餾水、人工海水素、培養(yǎng)皿、吸水紙、鑷子、75%乙醇、1.5%的碘化鉀(KI),無菌操作臺和恒溫光照培養(yǎng)箱。
1.2.1 消毒
(1)選取形狀完整、質(zhì)地堅硬、顆粒飽滿、成熟并具有活力的大葉藻種子,用鑷子夾住種子,于常溫滅菌天然海水中依次涮洗2~3 次,直到?jīng)]有明顯的附著物和雜質(zhì),用吸水紙吸干,移至無菌室超凈工作臺上;
(2)用75%乙醇浸泡10 min,再用滅菌天然海水涮洗2 次,用吸水紙吸干;
(3)將種子移至1.5%的KI 中浸泡20 min,再用滅菌海水涮洗2 次,用吸水紙吸干備用。
1.2.2 低鹽度海水配置
采用人工海水素和蒸餾水配制人工海水。在1 000 mL 蒸餾水中加入約5 g 人工海水素,配制成鹽度約為0.5%的人工海水(蒸餾水與海水素的質(zhì)量比例約為200∶1)。具體鹽度人工海水的配制方法,可參照下面公式計算求得:
式中:S為鹽度值,%;m為1 000 mL 純水當(dāng)中需要加入人工海水素的質(zhì)量,g。向1 000 mL 純水中加入質(zhì)量為m的海水素,所得海水鹽度即為S%。
1.2.3 光照培養(yǎng)
將上述消毒處理好的種子,接種到鹽度為0.5%的滅菌海水中,放入恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi),在溫度15 ℃、濕度60%、光照強(qiáng)度40 μmol/m2·s 條件下(L∶D=12∶12)(L:亮光時長;D:暗光時長)培養(yǎng)。
1.2.4 鹽度馴化
分別配制鹽度為0.5%,1%,1.5%,2%,2.5%和3%的人工海水,每天提高鹽度0.5%,直至達(dá)到3%的自然海水鹽度,對萌發(fā)的種子進(jìn)行“鹽度升高馴化”;同時開展自然海水鹽度對比試驗,自然海水的鹽度約為3%。
正常成熟的種子1~2 周內(nèi),可以實現(xiàn)完全萌發(fā),3 周萌發(fā)的種子的子葉長度>1 cm,發(fā)育一切正常。種子萌發(fā)1 周后,轉(zhuǎn)接到3%的滅菌海水中,在溫度15℃、濕度60%、光照強(qiáng)度40 μmol/m2·s 條件下(L∶D=12∶12)培養(yǎng)。1~2 周后萌發(fā)的種子的子葉長度可達(dá)2~3 cm。鹽度0.5%種子試驗組萌發(fā)狀態(tài)見圖1(a)(b)(c)(d);鹽度3%種子試驗組萌發(fā)狀態(tài)見圖2(a)(b)。
圖1 鹽度0.5%種子試驗組萌發(fā)狀態(tài)
圖2 鹽度3%種子試驗組萌發(fā)狀態(tài)
挑選合適的種子,經(jīng)消毒后,接種到鹽度0.5%人工海水的培養(yǎng)皿中[圖1(a)],轉(zhuǎn)入恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi),在溫度14℃、光照強(qiáng)度40 μmol/m2·s、光暗周期L∶D=12∶12 條件下,進(jìn)行種子孵化。3 d后,低鹽海水中試驗的種子萌發(fā)[圖1(b)];經(jīng)過2 周時間低鹽度0.5%試驗組大葉藻子葉已長至1 cm 以上[圖1(c)];轉(zhuǎn)移至正常鹽度海水,正常海水中又培養(yǎng)一周后的無菌苗[圖1(d)]。開展自然海水鹽度對比試驗,對照組自然海水鹽度培養(yǎng)的種子一直未見萌芽跡象,處于休眠狀態(tài)[圖2(a)(b)]。
利用低鹽度人工海水和鹽度升高馴化,打破大葉藻種子的休眠,使種子快速進(jìn)入萌發(fā)生長階段,低鹽促萌發(fā)耗時短,效率高。培養(yǎng)過程只需用自然的滅菌海水即可,不需用額外的培養(yǎng)基和生長調(diào)節(jié)劑,節(jié)約成本,操作簡便。