"""! 水 " 产 " 学 " 报卷盐度光强!! #!, 光周期 ) 充气 ' ) 每天换水次实验设计实验材料放在锥形烧瓶中装有 % 过滤灭菌的自然海水于 & 智能型光照培养箱宁波江南制造厂中国中培养培养密度为每升海水 + 藻体湿重每天换次海水无机氮浓度 # 无机

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阡熙华
7 years ago
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1 第卷第期! 年月 " 水 " 产 " 学 " 报!"! 文章编号!!! #!$%! #! #!$! ' #$!! 静止和充气培养条件下光强对龙须菜光合生理效应的影响韩婷婷 " 方建光 " 张继红 " 蒋增杰 " 汪文俊 " 姜 " 绪 " 毛玉泽中国水产科学研究院黄海水产研究所农业部海洋渔业可持续发展重点实验室山东青岛 " $$! 摘要为研究充气和光强变化对大型海藻生长的影响选择了常见的经济海藻龙须菜为实验材料将静止和充气培养的藻体暴露在 %! #, 低光!! #, 中光和!! #, 高光下测定其生长光合作用以及光合色素含量结果表明中光处理的龙须菜相对生长速率最大光强过低或者过高均会抑制其生长充气促进低光中光和高光处理藻体的生长相对生长速率分别提高 $% 和 '!%$ 充气可使低光处理的藻体光合作用速率和光合效率分别提高 ' 和 '$ 可使高光处理的藻体呼吸作用速率降低!!!. 升高 '' $ 这些结果说明低光对生长的影响主要是由于藻体光合作用受到光限制而高光对生长的影响是因为藻体呼吸作用增强充气可以缓解因为光线不足或者高光损伤而对龙须菜生长造成的负面影响关键词龙须菜充气光强光合作用中图分类号 &$'"""""""""""" 文献标志码 "" 自然海水中无机碳浓度高达 # 但远不能满足高密度养殖大型海藻最大生长对碳的需 # 求如当无机碳浓度达到 % # 时海带对无机碳的利用速率达到最大同时 - 等研究认为在养殖密度大水体流动缓慢的海区大型海藻可能因为水体 1 升高导致无机碳浓度降低从而抑制藻体的光合作用和生长已有的研究表明向微藻培养水体中充气能够使水体处于流动状态可提供更多的到培养水体中促使细胞表面周围的营养和气体迅速更新和交换有利于藻细胞的生长和繁殖因此充气是补充水体中无机碳消 ' 耗提高微藻产量的重要方式之一 #$ 除此之外在微藻培养和生产过程中通过搅拌或者充气还能减少紫外辐射对藻体光合机制的伤害 ' 而目前关于大型海藻的充气培养研究较少龙须菜 &/& 属于红藻门 ).1) 杉藻目 &+*!, 江蓠科 &""!! 江蓠属的大型海藻生长快琼胶含量高能适应较高温度具有很高的经济价值和生态修复作用在中国沿海被大规模地养殖大型海藻主要生长于潮间带通常随着潮汐的变化光强变化较大当藻类暴露在高光强下大型海藻表现出明显的光抑制或者不可逆的光损伤 # 同时在海上养殖龙须菜的过程中随着海藻生物量的不断增加海藻的养殖筏架逐渐下沉导致不同深度生长的藻体所接受的光照强度以及光质组成都有所不同对藻体的生长会造成较大的影响为了探讨光强对龙须菜的影响本实验在静止与充气两种培养条件下研究光强对龙须菜的生长和光合作用的影响为指导海藻养殖及改善调节海水养殖区的水质有重要意义 " 材料与方法实验材料实验用龙须菜取自荣成桑沟湾!6 '6 选取生长良好的藻体冷藏运回实验室反复清洗去除可见附着物在过滤的自然海水中暂养半个月暂养水温! ( 21 收稿日期!%!'%!""" 修回日期!%!&%! 资助项目国家重点基础研究发展计划!''!&!% 十二五国家科技支撑计划!' '!$!' '! 国家自然科学基金项目 ' $ 通信作者方建光 %*++,""*

2 """! 水 " 产 " 学 " 报卷盐度光强!! #!, 光周期 ) 充气 ' ) 每天换水次实验设计实验材料放在锥形烧瓶中装有 % 过滤灭菌的自然海水于 & 智能型光照培养箱宁波江南制造厂中国中培养培养密度为每升海水 + 藻体湿重每天换次海水无机氮浓度 # 无机磷 $ 浓度 # 保证藻体生长过程中营养盐的供应培养中温盐等条件与暂养时的一致光强设为 %!!! 和!! #!, 各个重复同时每个光强再设置静止与充气培养各组充气速率为!! #* 培养!. 后测定龙须菜的相对生长速率光合作用叶绿素荧光参数有效光化学效率!. 叶绿素 ) 和类胡萝卜素含量等生理指标测定方法生长的测定 " " 相对生长率!5!+9)!& 通过测定实验初始时藻体的湿重! 和结束时藻体的湿重利用公式 & #. ** 2! 2!! 计算 & 其中为培养时间单位为. 光合作用的测定 " " 在龙须菜培养!. 之后采用氧电极法 *,!") 英国测定龙须菜的光合放氧与呼吸耗氧速率通过 -0 恒温箱德国水浴控制温度为! 2 光源为卤钨灯光照强度用光量子计 %%! 美国测定反应光强为!!! #!, 每次反应所用龙须菜为!! + 干重 : 左右反应液为的过滤灭菌海水 1 藻体的光合作用光强响应曲线 # 曲线通过公式 * * ( *) 2 ( +. 拟合得出采用 +* % 分析软件式中 * 为净光合作用速率为光强度 ( 为最大光合作用速率. 为呼吸作用速率为光合效率光饱和点 7 的计算公式为 7 * ( # 每条 # 曲线的测定时间为! * 左右叶绿素荧光的测定 "" 取培养!. 后的龙须菜用水下叶绿素荧光仪 &%$3 : 德国和数据采集软件 :*"* 测定藻体光系统 $ 的!. 用! #!, 的调制光测得初始荧光值 "4 再用饱和脉冲 $!!! #!, 持续时间为!, 激发得最大荧光值 "4 & 将所得参数代入以下方程计算 $ 的!.!. * "4 & #"4 2"4 & 光合色素含量的测定 "" 藻体处理!. 后称取洗净擦干的藻体!% + 剪碎后放入研钵中加入少量石英砂和碳酸钙粉末及的! 丙酮冰浴匀浆暗处静置! * 然后将提取液过滤到 % 的棕色容量瓶中定容将色素提取液摇匀后测定 $$$'$%! 和 '! * 下的吸光度以! 的丙酮作为空白对照 ) 和含量计算公式如下 #' ) + #+ * ( $$ # ( $'$ + #+ *$! ( '! #'& ( %! 统计与分析 "" 实验数据采用 $! 统计软件进行数据处理及统计分析用 *!%: 或者 %!, 分析差异的显著水平设置显著水平为!!% " 结果龙须菜的生长在种光强条件下充气培养对龙须菜藻体的相对生长速率具有显著地促进作用!!% 无论是静止还是充气处理中光培养的藻体相对生长率显著高于低光培养的藻体!!% 在静止条件下与中光相比高光处理显著抑制藻体的相对生长率!!% 而在充气条件下高光与中光之间差异不显著,!!% 图图静止和充气两种方式以及种光强水平 6 ; & 培养下龙须菜相对生长率的变化误差数值线表示三个重复的标准差下同.'"%&"!.%$%'!%$0!.$'!% 8 / #)*"'%$'!%'"""'%$'!%)!)$%& )"%$!.$%%.!"!%"&!%&, ; & = ; & 6 ; & 0,!1!,!*,*..!,)!!!1"!, )!,!,)! 9*+

3 期韩婷婷等静止和充气培养条件下光强对龙须菜光合生理效应的影响! "" 龙须菜的光合作用特性在静止和充气培养下随着光强的增大藻体的 ( 和逐渐升高低光处理藻体的 ( 和显著低于中光和高光处理的藻体!!% 而中光与高光处理之间差异不显著,!!% 在中光和高光条件下充气培养藻体的 ( 显著高于静止培养下的藻体!!% 而充气对低光下藻体光合作用没有显著影响,!!% 表表曲线的参数 ''$'%!%$&/$!.%#.!&"!.%!$%&#"&%&! / #)*$0")"%$/%$%"!"!"& ( # #. # 7 # # +!) # +!) ##!, # +!) #!, 静止 **%!!. 充气!!. $ ('!' (!!$ #! ( '$ (% 3 $ (!%$ (!! #& ($ (& & ($!% (!!% # %$ ( % ( % '' (%!'& (!! # (%! %!' ( 3 &! ('!$ (!! #% ($ ' (!! &$' (!&!$ (!! #! (! % ' ($ "" 在种光强条件下充气培养可显著增加藻体的 $# 光合作用与呼吸作用比值!!% 在充气培养下中光处理藻体的 $# 显著高于低光和高光下的藻体!!% 而在静止培养下光强对藻体的 $# 影响不显著,!!% 图而低光与中光之间差异不显著,!!% 充气培养对藻体!. 影响不显著,!!% 图图静止和充气培养方式以及种光强水平图静止和充气两种方式以及种光强水平 6 ; & 培养下龙须菜光合作用与呼吸作用比值的变化.'"%&"#.!&"!.%&&'"$%&#$'!" $'! ; /#)*"'%$'!%'" ""'%$'!%)!)$%&)"%$!.$%%.!"!%"&!%& 6 ; & 龙须菜的有效光化学效率在静止和充气培养条件下高光处理的藻体!. 显著低于低光和中光下的藻体!!% 6 ; & 培养下龙须菜 % 的变化.'"%&"!.%%/%!%*)'"!) %/%" % /#)*"'%$'!%'" ""'%$'!%)!)$%&)"%$!.$%%.!"!%"&!%& 6 ; & + 龙须菜的光合色素随着光强的增大藻体的 ) 和含量逐渐降低高光处理藻体的 ) 含量显著低于低光下的藻体!!% 充气与否对藻体的 ) 和含量影响不显著,!!% 图 '

4 """!' 水 " 产 " 学 " 报卷图 + 静止和充气培养方式以及种光强水平 6 ; & 培养下龙须菜光合色素含量的变化 +.'"%&"!.%#.!&"!.%!#%"!&/ #)*"'%$'!%'"""'%$'!%)!)$%& )"%$!.$%%.!"!%"&!%&, ; & = ; & 6 ; & 讨论生长是细胞内一系列生理生化参数变化的综合表现海藻生长需从周围环境中吸收无机碳进行光合作用海水中的溶解无机碳浓度约为 # 主要以 # 和形式存在,&! 藻类的光合生长使其培养介质中被消耗 1 上升导致水体中 # 和含量非常低 % 这会限制许多水生藻类和浮游植 $ 物的最大量生长和光合作用能力 # 本实验发现充气对龙须菜的生长和光合作用具有促进作用与静止相比充气能使龙须菜的相对生长率增大 $%'!%$ 这主要是因为藻体光合作用消耗水体中大量的无机碳产生大量的氧积累在水体中水体 1 升高藻细胞内 # 比例减小导致藻体的光呼吸增强光合作用效率降低 ' 充气可加强水气界面间的气体交换促进空气中进入藻体培养水体中及时补充水体中 # 和含量水体 1 降至正常水平藻体能有效利用水体中主要无机碳源 # 提高藻体光合作用能力抑制光呼吸作用减少能量的消耗对自养生长的藻类制造有机物起到了一定的促进作用促使干物质积累增加 & 还有一种可能就是充气下藻体表面周围的营养盐交换加快受光面积均匀为藻体光合作用提供有利的条件从而促进藻体的生长同时这也反馈性地对光系统的化学活性产生作用 ' 在本实验中静止培养的藻体有效光化学效率低于充气培养的藻体可能是由于静止培养下藻体吸收的光子供给光系统反应中心的效率降低即藻类因不能得到充足的营养吸收的光能不能全部用于光合作用导致光合作用速率降低光强也是影响海藻生长和光合作用的主要因素海藻光合作用速率的大小在一定程度上反映了其生长速率的大小! 该实验结果表明高光下龙须菜的最大光合作用速率比中光下的高左右但其相对生长速率却比中光下的低 & 这可能是因为在高光下生长的龙须菜具有较高的呼吸作用速率和较低的 $# 值使得藻体的代谢水平升高在一定程度上损耗了光合作用所积累的干物质导致其生长速率降低同时 ) 和含量随着光强的增加而降低这种光合色素 # 与光强呈负相关在藻类中普遍存在而且高光下生长的龙须菜具有最大的光饱和点中光下龙须菜的光饱和点最小这与藻体在自然条件下的生长情况相对应已有研究表明为适应光强胁迫红藻已逐渐进化出相关保护机制以免自身 # 受到高光损伤 ' 在本实验结果中高光处理导致龙须菜藻体发生光抑制其!. 值和光合色素含量显著低于其他的光强处理组表明高光造成 $ 的部分失活可能会抑制光合碳代谢的电子供应和光合作用的进行而这种藻体光合活性的下调作用实际上是藻体的一种保护性调节机制藻体通过这种机制以散发过量的激发能量降低量子产量以保护藻体的光合器官 % 相对于高光下生长的龙须菜中光下生长的藻体具有低的光饱和点和高的 $# 值说明藻体能在弱光环境中进行高效的光合作用这些实验结果均表明龙须菜具有低光适应性这与其他红藻的研究结

5 期韩婷婷等静止和充气培养条件下光强对龙须菜光合生理效应的影响!% "" # 果较一致 ' 而当光强过低时光合作用受限于光照强度导致龙须菜的生长和光合作用速率均降低综上所述在充气和光强!! #!, 条件下龙须菜藻体不发生光抑制具有最高的生长速率和光合作用能力此外低光对龙须菜生长的影响主要是由于光合作用速率的下降而高光对生长的影响主要是因为呼吸作用速率升高引起的在龙须菜的养殖生产中随着龙须菜的生长藻类的养殖筏架由于藻类生物量的增加而下沉选择风浪大促进海气交换海区养殖海藻可以缓解因为光线不足或者高光损伤对龙须菜生长造成的负面影响参考文献 "-3 '5!* (+!*-,*+*""0*,-"!,1),*)!,,*,!9!0!0!, )!" *. )! & $)!1)!"+" *. (*" 1"*,!"+&& & #!% " 岳国峰王金霞王建飞等海带幼孢子体的光合碳利用海洋与湖沼!! $ $' #$% "- *+ $),*)!"-,!!(+!*-, *+*" "0* * )! +1)! &/& ).1) 8-"--!!!' ' #' ' " 吴红艳高坤山渡辉夫静止和充气培养条件下短期紫外辐射对钝顶螺旋藻光化学效率的影响水生生物学报!!% &$ $ #$ % " 滕怀丽黄旭雄周洪琪等充气方式对盐藻生长细胞营养成分及氮磷营养盐利用的影响水产学报!!'$ &' #&' $ " 王艳王小冬李韶山充气和搅动对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响生态学报!!! $ #' " 汤坤贤游秀萍林亚森等龙须菜对富营养化海水的生物修复生态学报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王丽梅李世国柴雨等鼠尾藻幼苗的室内培养及有性生殖同步化水产学报!% &% #'!' %"- - )*+ (1!!*,-. * )!-;* 0 -) : *., *-!*"! * )! 1!"1* ""- "0*! * 7, *. **%7, 9!, 0*!,*. 51!,!! % # $ $"&),) -," &,,5!. *+*" "0*"*"!**!")*, *!&)& &5 $*$),+ *. '")!,!! '!'!& #!% " 罗通李维一对螺旋藻光合放氧和 1 值影响的研究四川师范大学学报 &&& % $! #$ "-!",!!5!.,1)!" * +9) 1),*)!,,*. *+!*!0, * )!!"*" 09*,!9!!. %63 //& +,,"!!$)!1) 8-"--!!!% %! #' $ #% &" 邱保胜刘其芳雨生红球藻 %& #,%$' 培养条件研究华中师范大学学报 &&& #!" 刘树霞徐军田蒋栋成温度对经济红藻龙须菜生长及光合作用的影响安徽农业科学!!& $ #$ ' " 刘静雯董双林光照和温度对细基江蓠繁枝变型的生长及生化组成影响青岛海洋大学学报!! #

6 """!$ 水 " 产 " 学 " 报卷 " 林贞贤宫相忠李大鹏光照和营养盐胁迫对龙须菜生长及生化组成的影响海洋科学!! # $ ".! &<*+!! $)*)0* 0 5,0!*. -5!.* * )!!. "+#) &+9* * )! 0 $* "+ &&& '% % #% '" 张涛沈宗根姚春燕等基于叶绿素荧光技术的紫菜光适应特征研究海洋学报! '! #' %",*. ')9 : "+ 1),*)!,, * )!,-* *.,).!,- *. 1+*,"*, -,* -*$*$),+&% # #& /%!/.!"!%"&! "!.%#.!&"!.%!' $%&#"&%&/ #) )*"""'%$'!%'"'%$'!%)!)$%& /*+*+ & *+-*+ & )*+ &!*+! :& :!*-* & - 3 -;! #''*)#%#% # &!'.' $! /# #!()!#!0#&(" $$! # &!$'! /)!!"*"!. "+ &/&9,,!!"!.,-. +)*!*,!!", *,+9) 1),*)!,,!!"5!8-*-!"!*"!,!. *. 1+!*,"*!*,*!!. *. **%!!. "--!,/)!!.!!*+)*!*,!,9!!, 9, %! #!, 9 +) *!*,!! #!,.!!+)*!*, *.!! #!, )+) +)*!*, /)!!,-,,)9!. ))!)+)!,+9)!1&/&9,0,!5!. 9)!* +9,!!. 9).!!+)*!*,*. 9 )+) +)*!*, *)0!.,+9)/)!!5!+9)!,!!. "--!. +!-*.!)!9 +)*!*,.!!+)*!*, *. )+) +)*!*,9!! *"!,!. 0 $% *. '!%$!,1!"5!*!!. "--!)!1),*)!"!*. )! 1),*)!"!"!*" +!!. 9) 9 +)*!*, *"!,!. 0 ' *. '$*. )!!,1*!+-*.!)+) +)*!*,.!"!,!. 0!!*. 7 *"!,!. 0 '' $/)!!,-,,-++!,!. )!.-"!. +9) 9,*.-! )!!. 1),*)!,,* ",!9 +) *!*,"-. 0!,"0!. )!*"!,!.!,1* * ",!)+) +)*!*,!!. "--! "-.!!5!)!*!+5!!!"* )!+9)!+,!,-9+))+) +)*!*, % 0$& &/&!!. "--! +)*!*, 1),*)!,, $$%&#"" ')!.$ & *+-*+%*++,""*

第期黄雪莲等响应面优化绿色木霉菌培养基材料与方法菌种仪器与试剂菌种的活化单因素试验响应面优化试验优化工艺的验证数据处理结果与分析

第期黄雪莲等响应面优化绿色木霉菌培养基材料与方法菌种仪器与试剂菌种的活化单因素试验响应面优化试验优化工艺的验证数据处理结果与分析第卷第期年月食品与生物技术学报响应面优化绿色木霉菌培养基黄雪莲于新仲恺农业工程学院轻工食品学院广东广州利用响应面分析法对绿色木霉菌的培养基进行优化通过测量不同营养条件下绿色木霉菌落生长直径研究其生物学特性在单因素实验的基础上选定葡萄糖添加量丙氨酸添加量和磷酸二氢钾添加量个因素进行中心组合实验建立二次回归方程并应用响应面分析法进行优化结果表明绿色木霉菌最佳培养基为葡萄糖