2期 231 韩军军 等 不同光质LED光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响 一 而光质是光的重要属性 [7] 海洋水体的光强 光 绿光和白光)条件下 采用CO2充气培养 每 和光质会随着水深和水体透明度发生变化 其 种 单 色 光 设 置 3个 平 行 组 其 中 白 光 为 对 照 组 中

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1 第 41 卷第 2 期水产学报 Vol. 41, No 年 2 月 JOURNAL OF FISHERIES OF CHINA Feb., 2017 文章编号 : (2017) DOI: /jfc 不同光质 LED 光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响 韩军军 1, 钟晨辉 2,3, 何培民 1, 于克峰 1 2,3*, 林琪 (1. 上海海洋大学水产与生命学院, 上海 ; 2. 福建省水产研究所, 福建厦门 ; 3. 福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室, 福建厦门 ) 摘要 : 以野生型坛紫菜自由丝状体为培养材料, 研究不同光质 ( 绿光 510~550 nm 蓝光 455~475 nm 红光 580~630 nm 白光 400~760 nm) 的发光二极管 (LED) 对无性增殖过程中自由丝状体生长及生理特性的影响 结果显示, 蓝光能提高自由丝状体的生长速率, 蓝光下藻体增重分别是白光 绿光 红光下藻体增重的 1.10 倍 1.82 倍和 2.17 倍 蓝光处理有助于叶绿素 a 和类胡萝卜素的积累, 二者含量分别较白光 绿光和红光处理提高 13.77% 47.69% 63.42% 和 8.87% 87.07% 97.73% 蓝光和白光均有利于藻红蛋白合成, 而绿光和红光降低藻红蛋白合成, 但 4 种光质的 LED 光源对藻蓝蛋白合成的影响无显著性差异 蓝光能显著提高碳酸酐酶 (CA) 活性, 较白光下 CA 活性增加 11.36% 蓝光和绿光显著提高 1, 5- 二磷酸核酮糖羧化酶 / 加氧酶 (RubisCO) 活性, 分别较白光下 RubisCO 活性增加 28.17% 和 61.21% 红光和绿光下藻体在培养后期的色泽暗淡, 星状色素体少, 部分藻体细胞内容物溢出, 呈中空状态 ; 而蓝光和白光下藻体健康正常, 色泽鲜红 研究表明, 在今后的坛紫菜自由丝状体无性扩繁过程中可以适当增加 LED 光源的蓝光组分, 减少红光和绿光组分 关键词 : 坛紫菜 ; 自由丝状体 ; 光质 ; 生长 ; 生理特性中图分类号 : S 文献标志码 : A 坛紫菜 (Pyropia haitanensis) 隶属红藻门 (Rhodophycophyta) 红藻纲(Rhodophyceae) 红毛菜亚纲 (Bangiophycidae) 红毛菜目(Bangiales) 红毛菜科 (Bangiacesae) 紫菜属(Pyropia), 是我国特有的暖温带紫菜栽培品种, 主要养殖在我国浙江 福建和广东等沿海地区, 其年总产量占全国紫菜总产量的 75% [1] 坛紫菜的生活史由微型的丝状孢子体 (2 n) 和大型的叶状配子体 (n) 两个异型交替世代组成 [2] 丝状体阶段是紫菜生活史中的重要时期, 其生长与环境因子密切相关 丝状体在弱光低温培养条件下可以自由丝状体 的形式长期保存, 但是移入适宜的光照和温度条件下自由丝状体可实现快速营养增殖 [3-4], 粉碎后的藻丝钻入贝壳基质能长成完整的藻落, 在紫菜人工育苗过程中丝状体充当起类似于种子的角色, 该技术称为自由丝状体移植技术 [5] 目前, 通过细胞工程技术选育的坛紫菜新种质广泛采用自由丝状体移植技术用于贝壳丝状体育苗 [6] 因此在有限的时间里, 如何通过优化培养条件, 获取大量快速生长 优质健康的坛紫菜自由丝状体将变得尤为重要 光是调控植物生长发育的关键生态因子之 收稿日期 : 修回日期 : 资助项目 : 福建省种业创新与产业化工程项目 (2014S ); 福建省自然科学基金 (2014J01095); 福建省海洋高新产业发展专项 ( 闽海洋高新 ); 福建省海洋与渔业结构调整专项 ; 福建省海洋经济创新发展区域示范项目 (2014FJPT01); 厦门南方海洋研究中心项目 (14PZY017NF17,15GZY021NF04) 通信作者 : 林琪, xmqlin@sina.com

2 2期 231 韩军军 等 不同光质LED光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响 一 而光质是光的重要属性 [7] 海洋水体的光强 光 绿光和白光)条件下 采用CO2充气培养 每 和光质会随着水深和水体透明度发生变化 其 种 单 色 光 设 置 3个 平 行 组 其 中 白 光 为 对 照 组 中光质的变化是被优先考虑的 藻类对可见光 所有发光源是功率为11W的LED灯 其中绿光波 的吸收波长主要集中在400~510 nm的蓝紫光区和 长 范 围 510~550 nm (图 1-a) 蓝 光 波 长 范 围 610~720 nm的红橙光区 国内外大量研究发现 455~475 nm (图1-b) 红光波长范围580~630 nm 光质对藻类的生长发育 形态建成 光合作用 (图1-c) 白光波长范围400~760 nm (图1-d) 调节 和物质代谢等具有重要的调控作用 [8-13] 已有研 灯管的数量和照射高度 使各组的光照强度控 究表明 蓝光可以显著提高藻类孢子萌发速率 及藻体光合效率和生长速率 [10-13] 并提高光合色 素含量 [9] 但少数学者也发现红光和绿光对部分 藻类有促生长作用 并有利于光合色素的合成 与积累 [14-17] 目前 有关坛紫菜自由丝状体生长 发 育 的 生 态 因 子 研 究 主 要 集 中 在 光 照 强 度 [3-4] 光周期 [3] 温度 [3-4] 盐度和营养供给水平 [4]等方 面 尚未有关于光质对其生长发育的研究报道 发光二极管(LED)因其为冷光源 具有能耗低 单色光谱发出光单色性高 寿命长等特点已广 泛应用于植物的生长发育研究 [18] 但在藻类研究 中应用甚少 本实验旨在选取野生型坛紫菜自 由丝状体作为研究对象 通过探讨蓝光(BL) 绿 光(GL) 红光(RL)和白光(WL)等4种光质对其生 制在(20±2) μmol/(m2 s) 光强和波长用PLA-20植 物光照分析仪进行测定 其他培养条件为光周 期12 L 12 D 温度(24±0.5) C 盐度30 每隔 5 d更换1次mes培养液 并称量藻体鲜重 培养 时间为25 d 生长测定和显微观察 根据更换营养液频 率 每 5 d测 定 各 组 样 品 的 特 定 生 长 率 (specific growth rate SGR) 其计算公式 SGR (%)=100 (lnst-lnst-1)/5 式中 ST为第T天藻体鲜重 ST-1代表前一次藻体 鲜重 采用Leica DMI8光学显微镜(德国莱卡公司) 对不同培养时期的自由丝状体进行形态观察和 长与生理特性的影响 为丰富坛紫菜自由丝状 体设施化扩繁技术提供理论参考 材料与方法 实验材料 实验采用野生型坛紫菜丝状体(WT001)为供 试材料 该杂合丝状体由采自福建平潭岛牛山 屿的成熟野生坛紫菜叶状体释放的单个果孢子萌 发而成 以自由丝状体的形式保存在实验室内 1.2 实验方法 自由丝状体的同步化培养 取一定数量处于 营养藻丝发育期的自由丝状体经打碎机粉碎后 置于单个5 L玻璃瓶内充气培养 培养条件设置 为光周期12 L 12 D 光照强度15 μmol/(m2 s) 温度(24±0.5) C 每周更换一半MES培养液 [19] 直至培养到实验所需的藻体生物量 光质设计与藻体培养 将预先同步化培养 后的坛紫菜自由丝状体按同等质量[(10±0.06) g] 转入含有 1500 ml灭菌mes培养液的2000 ml锥 图1 不同光质的绝对光谱特征 (a) 绿光 (b) 蓝光 (c) 红光 (d) 白光 Fig. 1 形培养瓶内 随后 将培养瓶分别置于一个四 Absolute spectral features of different light qualities 周由不透光的黑色KT板密封的培养架内(长 宽 (a) green light, GL; (b) blue light, BL; (c) red light, RL; (d) white light, 高=1.0 m 0.5 m 0.5 m) 在不同光质(蓝光 红 WL

3 232 水产学报 41 卷 显微拍照 主要光合色素和藻胆蛋白含量测定 精确 称量 100 mg 新鲜藻体, 暗光条件下置于甲醇 (100%) 溶液中研磨粉碎 充分研磨后放入 4 C 冰箱过夜, 次日经 Eppendorf5804 R 离心机高速离心 ( r/min, 4 C, 10 min) 取上清液, 用紫外可见分光光 度计 (UV-3200) 测定样本的吸光度 按照 Porra [20] [21] 和 Parsons 等报道的方法分别测定叶绿素 a 和类 胡萝卜素含量 具体公式 : 叶绿素 a (μg/g)=16.29 (OD 665 OD 750 ) 8.54 (OD 652 OD 750 ) 类胡萝卜素 (μg/g)=7.6 [(OD 480 OD 750 ) 8.54 (OD 510 OD 750 )] 藻胆蛋白测定步骤 : 称量鲜藻 100 mg, 置于 8 ml 磷酸缓冲液 (0.1 mol/l,ph=6.5) 中研磨,4 C 避光过夜, r/min 离心 15 min, 取上清液 采用紫外可见分光光度计测定样品上清液在 nm 的吸光度 按照 [22] Beer 等报道的方法计算藻红蛋白 (PE) 和藻蓝蛋 白 (PC) 含量, 具体公式 : PE (mg=g) = [(A564 A592) 0:20 (A455 A592)] DW PC (mg=g) = [(A618 A645) 0:51 (A592 A645)] DW 式中,V 代表抽提量,DW 为藻体干重 (g) V V 碳酸酐酶和 1, 5- 二磷酸核酮糖羧化酶 / 加氧酶 活性的测定 [23] 参照 Haglund 等的方法测定样本 材料的碳酸酐酶 (carbonic anhydrase,ca) 活性 [24] 参照 Sulpice 等报道的非放射性微孔板法测定样 本的 1, 5- 二磷酸核酮糖羧化酶 / 加氧酶 (ribulose bisphosphate carboxy-lase,rubisco) 活性, 所有处 理样品经温化孵育后用 Infinite 200 Pro NanoQuant 酶标仪 ( 瑞士帝肯公司 ) 测定其在 450 nm 处的吸光度, 并绘制标准曲线, 计算样品酶 活性 数据分析 采用 Excel 2007 计算实验数据并 统计作图 SPSS 23.0 软件对各组数据进行单因 素方差分析 (One-Way ANOVA), 差异显著水 平设置为 P<0.05, 数据以平均值 ± 标准差表示 2 结果 2.1 生长曲线与特定生长率 在 5 d 之前, 不同光质处理下的坛紫菜自由 丝状体都处于较快生长状态, 其中白光下藻体 的生长速率最快, 明显大于蓝光 红光和绿光 下藻体的特定生长率 (P<0.05) 然而, 培养 5 d 后各实验组藻体生长开始出现差异, 白光和蓝光下藻体呈现趋于一致的特定生长率, 且生长速率明显快于其他实验组 (P<0.05) 在 15 d 后蓝光下藻体逐渐呈现出明显的生长优势 (P<0.05), 而 20 d 后绿光下藻体生长减缓, 红光下藻体的特定生长率甚至开始出现负增长 培养 25 d 时, 比较不同光质条件下藻体增重情况, 发现蓝光下藻体增重最多, 白光次之, 红光下藻体增重最少 蓝光下藻体增重分别是白光 绿光 红光下藻体增重的 1.10 倍 1.82 倍和 2.17 倍 (P<0.05)( 图 2, 图 3) 2.2 生长形态变化光质对坛紫菜自由丝状体的生长形态存在图 2 坛紫菜自由丝状体在不同光质条件下的生长曲线 Fig. 2 Growth curves of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities 图 3 坛紫菜自由丝状体在不同光质条件下的特定生长率 不同字母表示同一时间内组间差异显著, (P<0.05), 下同 Fig. 3 The SGR of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities Different letters indicate significant difference among treatments in the same time (P<0.05), the same below

4 2期 233 韩军军 等 不同光质LED光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响 影响 培养初期的藻体细胞皆呈长条形排布 下藻体的色泽鲜红 星状色素体清晰可见 与 星状色素体大部分聚集在中央部位 少部分色 初始培养藻体相比无明显变化(图版-13~14) 素体弥散在四周 藻体色泽饱满鲜红(图版-1~4) 但随着藻体培养的进行 其色泽和色素体等细 2.3 主要光合色素与藻胆蛋白含量 胞内含物的分布逐渐发生变化 培养5 d时 蓝 培养25 d后 不同光质培养的坛紫菜自由丝 光和白光下藻体处于正常生长 (图版-5~6) 而绿 状体的主要光合色素含量存在差异 蓝光促进 光下藻体的色泽略微暗淡 少量细胞色素体呈 光合色素的积累 蓝光下藻体的叶绿素a和类胡 现浅黄色(图版-7) 且红光下少量藻体的细胞色 萝素含量明显高于其他实验组(P<0.05) 其叶绿 素体色泽开始暗淡 细胞内容物外溢(图版-8) 素a分别较白光 绿光和红光下藻体提高13.77% 培 养 15 d时 蓝 光 和 白 光 下 藻 体 仍 保 持 正 常 生 47.69%和63.42% 且其类胡萝卜素含量分别较白 长 藻体色泽鲜红(图版-9~10) 绿光下部分藻体 光 绿 光 和 红 光 下 藻 体 提 高 8.87% 87.07%和 的色素体分解 内含物溢出(图版-11) 红光下藻 97.73% 红光和绿光下藻体的叶绿素a含量有显 体的细胞色素体数量明显减少 少数细胞中空 著性差异(P<0.05) 但二者的类胡萝卜素含量无 (图版-12) 培养25 d后 绿光和红光下藻体褪色 显著性差异(P>0.05)(图4) 严重 其中红光下的大部分藻体已变成灰白 对不同光质条件下藻体合成的藻胆蛋白含 色 细胞内容物大量溢出 完全呈现中空状态 量进行比较 藻红蛋白含量在各组间存在差异 伴有腐烂现象 (图版-15~16) 而蓝光和白光培养 白光和蓝光有利于藻红蛋白的合成 其藻体的 图版 坛紫菜自由丝状体在不同光质条件下的生长形态观察 分别代表坛紫菜自由丝状体在白光条件下培养 d的显微照 分别代表坛紫菜自由丝状体在蓝 光条件下培养 d的显微照 分别代表坛紫菜自由丝状体在绿光条件下培养 d的显微照 分别代表坛紫菜自由丝状体在红光条件下培养 d的显微照 Plate Observations on morphogenesis of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities 1, 5, 9, 13 standing for photomicrographs of free living conchocelis of P. haitanensis under WL for 0, 5, 15, 25 d, respectively; 2, 6, 10, 14 standing for photomicrographs of free living conchocelis of P. haitanensis under BL for 0, 5, 15, 25 d, respectively; 3, 7, 11, 15 standing for photomicrographs of free living conchocelis of P. haitanensis under GL for 0, 5, 15, 25 d, respectively; 4, 8, 12, 16 standing for photomicrographs of free living conchocelis of P. haitanensis under RL for 0, 5, 15, 25 d, respectively

5 234 水产学报 41 卷 图 4 不同光质培养条件下坛紫菜自由丝状体的叶绿素 a 和类胡萝素含量 Fig. 4 The contents of Chl.a and carotenoid of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities 藻红蛋白含量最高, 绿光次之, 而红光下的藻体藻红蛋白含量最低 (P<0.05) 但各组间藻体的藻蓝蛋白含量差异不明显 (P>0.05)( 图 5, 图 6) 图 6 不同光质培养条件下坛紫菜自由丝状体的藻蓝蛋白含量 Fig. 6 The contents of phycocyanim of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities 高 28.17% 和 61.21% 红光下藻体的 RubisCO 活性虽有增加, 但与对照组间无显著性差异 (P>0.05) ( 图 7, 图 8) 图 5 不同光质培养条件下坛紫菜自由丝状体的藻红蛋白含量 Fig. 5 The contents of phycoerythrin of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities 2.4 CA 和 RubisCO 活性不同光质对坛紫菜自由丝状体光合作用过程的 CA 和 RubisCO 活性具有一定影响 蓝光下藻体的 CA 活性明显高于白光 绿光和红光下藻体的 CA 活性 (P<0.05), 但后三者之间的 CA 活性不存在显著性差异 (P>0.05) 蓝光下藻体的 CA 活性较白光下藻体的 CA 活性提高了 11.36% 同时, 与白光下藻体的 RubisCO 活性比较, 蓝光 绿光和红光下藻体的 RubisCO 活性增加, 其中蓝光 绿光下藻体的 RubisCO 活性增加较明显, 分别提 图 7 不同光质条件下坛紫菜自由丝状体的 CA 活性 Fig. 7 Carbonic anhydrase activity of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities 3 讨论光是植物生长发育过程中最重要的环境因子之一, 除为植物光合作用提供能源外, 还作为一种触发信号, 对植物的形态建成 光合特性 生理代谢等有着广泛的调控作用 [7] 植物体内的大部分生物合成过程也都能通过改变光质进行调节 [25], 许多研究也证明, 不同波长的光源不仅会直接影响藻类生长, 也会影响其光合色素的组成和结构 [14-18] 本研究表明, 蓝光明显有利于坛紫菜自由丝状体的生长, 其增重率和后期的特定生长率最大, 这与对海带 (Saccharina

6 2 期韩军军, 等 : 不同光质 LED 光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响 235 图 8 不同光质条件下坛紫菜自由丝状体的 RubisCO 活性 (a) RubisCO 标准曲线 ;(b) RubisCO 活性 Fig. 8 RubisCO activity of free living conchocelis of P. haitanensis under different light qualities (a) The standard curve of RubisCO; (b) The activity of RubisCO [10] japonica) 的配子体和幼孢子体 [11] 裙带菜 (Undaria pinnatifida) 配子体 [12] 扁浒苔(Ulva compressa) [13] 多痂哈斯来藻 (Haslea ostrearia) [26] 和中肋骨条藻 (Skeletonema costatum) [27] 等的研究 [28] 结果类似 然而,Gabriel 等发现,8 种底栖硅 藻在白光和蓝光培养条件下的生长率无明显差异, 蓝光诱导还会延迟莱茵衣藻 (Chlamydomonas reinhardtii) 的细胞分裂 [29] 对于红藻而言, 一些学者 也发现相比于白光, 绿光比红光和蓝光更有利 于海膜 (Halymenia floresii) 的生长 [15] ; 蓝光并不能 提高条斑紫菜 (P. yezoensis ) 叶状体的生长率 [14] ; 甚至红光对脐形紫菜 (P. umbilicalis) 叶状体 [14] 帚 状江蓠 (Gracilaria edulis) [16] 江蓠 (G. fisheri) [17] 和 角叉菜 (Chondrus ocellatus) [30] 的促生长作用明显优 于蓝光, 但蓝光亦可以明显提高其可溶性蛋 白 叶绿素 a 藻胆蛋白合成量及光合反应的酶 活性 这种差异可能是由于藻类光合色素系统 可以吸收可见光内所有波段的光谱成分 [31], 而自 然界中藻体因所处的海洋潮位不同, 不同藻类 之间的光合色素组成与含量存在差异, 致使栖 息在不同水层藻类的光受体对光的捕获存在多 样化选择, 且不同藻类在适应各自生活环境过 程中也会形成不同的光适应机制 [32] 此外, 除红 藻种类之间的差异外, 不同的光源和实验方法 也可能造成这种差异性, 相关研究亦表明, 坛 紫菜的叶状体与丝状体的光合色素含量就存在 明显差异 [33], 这是否是由在生活史不同阶段的坛 紫菜对光谱成分的吸收差异引起的, 还有待于 进一步研究 光合色素是藻类进行光合作用的物质基础, 能够吸收 传递和转换光能, 其光能传递途径 依次为藻胆蛋白 类胡萝卜素 叶绿素 在光合 作用过程中叶绿素 a 直接参与光反应, 而类胡萝 卜素和藻胆蛋白作为辅助色素将吸收的光能传 递给叶绿素 a 用于光合反应, 因此其含量与组成 直接影响藻体的光合速率 [34] 大量研究证实, 光 质不仅与藻类生长与繁殖有直接联系, 还会对 [14-17,35] [36] 光合色素含量和酶活性产生相应的影 响 本实验中蓝光条件培养坛紫菜自由丝状体 的叶绿素 a 含量明显高于其他处理组, 这说明蓝 光更有利于叶绿素 a 的积累, 提高了藻体的光合 反应速率 红光和绿光均不利于坛紫菜自由丝 状体生长, 尤其是红光培养下藻体的特定生长 率 叶绿素 a 藻红蛋白含量明显低于白光组, 这与对中华盒形藻 (Biddulphia sinensis) 的研究结 果类似 [37], 但藻蓝蛋白合成量不受光质变化影 响, 这与对石花菜 (Gelidium sesquipedale) [38] 和 Porphyra leucosticta [39] 的研究结果一致 另外, 藻类光系统 PSⅠ 和 PSⅡ 的主要功能差异是由它 们的色素组分和所吸收光谱之间的差异造成的, 叶绿素与 PSⅠ, 藻胆蛋白与 PSⅡ 有着紧密的关 联性 [40] 不同光质条件下, 藻体光合色素的差异 变化可能致使 PSⅠ 和 PSⅡ 在光合电子传递及转 换速率方面存在差异性, 从而影响藻体光合效 率与藻体生长, 至于光质影响光合电子传递机 制仍需进一步研究

7 236 水产学报 41 卷 RubisCO 和 CA 是植物光合作用过程的两个 关键限速酶, 可以调节光合反应的 CO 2 同化和光 呼吸 决定净光合速率 [41-42] 相关研究表明, 蓝 光培养可促进多细胞的强壮团藻 (Volvox carteri) 中与光合反应相关基因的表达上调 [43], 还可诱导 [44] 莱茵衣藻 CA 基因及高等植物大豆 (Glycine max) 突变体 Rubis CO 基因增量表达 [45] 本实验中, 蓝 光培养下的坛紫菜自由丝状体 CA 和 RubisCO 活性 均高于对照组, 这可能有利于光合作用的碳同 化, 从而大量合成光合色素, 提高光合速率, 直接体现出藻体的鲜重增加 植物中的 CA 最重 要的功能之一是为 RubisCO 提供无机碳源 [46], 本 实验中绿光和红光下藻体在培养后期的特定生 长率降低甚至负增长, 生长形态欠佳, 但其 RubisCO 却保持着较高的酶活性, 这可能是藻体为适应 逆境胁迫 ( 不适宜的光照条件 ) 而大量诱导 RubisCO 以维持机体基本的碳同化和生理代谢需 求 光质对所有光合藻类的光合作用有着重要 影响, 本实验中的坛紫菜自由丝状体在蓝光培 养下比白光培养下的生长速率更快, 光合色素 合成量较高, 呈现出明显的促生长效应 因 此, 精确调制 LED 光源, 适量增加蓝光组分, 制 作出最适宜于坛紫菜自由丝状体无性扩繁的复 合 LED 光源将有待进一步研究 参考文献 : [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 福建省水产局. 坛紫菜人工养殖 [M]. 福州 : 福建人民 出版社, 1979: Fisheries Bureau of Fujian Province. Artificial culture of Porphyra haitanensis[m]. Fuzhou: Fujian People s Publishing House, 1979: 1-101(in Chinese). 曾呈奎, 王素娟, 刘思俭, 等. 海藻栽培学 [M]. 上海 : 上 海科学技术出版社, 1985: Tseng C K, Wang S J, Liu S J, et al. Cultivation of Seaweed[M]. Shanghai: Shanghai Science and Technology Press, 1985: (in Chinese). 汤晓荣, 费修绠. 光温与坛紫菜自由丝状体生长发育 的关系 [J]. 海洋与湖沼, 1997, 28(5): Tang X R, Fei X G. Relationship between light, temperature and growth, development of conchocelis of Porphyra haitanensis[j]. Oceanologia et Limnologia Sinica, 1997, 28(5): (in Chinese). 林汝榕, 刑炳鹏, 柯秀蓉, 等. 坛紫菜 (Porphyra haitanensis) 丝状藻体生长增殖的优化调控培养条件研 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [10] [11] [12] 究 [J]. 应用海洋学学报, 2014, 33(2): Lin R R, Xing B P, Ke X R, et al. Study on optimal growth conditions for conchocelis culture of Porphyra haitanensis[j]. Journal of Applied Oceanography, 2014, 33(2): (in Chinese). 陈国宜. 关于坛紫菜自由丝状体的培养和直接采苗的研究 [J]. 水产学报, 1980, 4(1): Chen G Y. A study on the culture of free-living filaments and direct spore-collecting of Porphyra haitanensis[j]. Journal of Fisheries of China, 1980, 4(1): 19-29(in Chinese). 孙霂清, 李琳, 刘长军, 等. 坛紫菜自由丝状体移植育苗的初步研究 [J]. 上海海洋大学学报, 2012, 21(5): Sun M Q, Li L, Liu C J, et al. Study on conchocelis seeding with transplanting free-living conchocelis in Porphyra haitanensis (Bangiales, Rhodophyta)[J]. Journal of Shanghai Ocean University, 2012, 21(5): (in Chinese). 郑洁, 胡美君, 郭延平. 光质对植物光合作用的调控及其机理 [J]. 应用生态学报, 2008, 19(7): Zheng J, Hu M J, Guo Y P. Regulation of photosynthesis by light quality and its mec hanism in plants[j]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(7): (in C hinese). Figueroa F L, Aguilera J, Niell F X. Red and blue light regulation of growth and photosynthetic metabolism in Porphyra umbilicalis (Bangiales, Rhodophyta)[J]. European Journal of Phycology, 1995, 30(1): Tsekos I, Niell F X, Aguilera J, et al. Ultrastructure of the vegetative gametophytic cells of Porphyra leucosticta (Rhodophyta) grown in red, blue and green light[j]. Phycological Research, 2002, 50(4): Wang W J, Sun X T, Wang F J. Effect of blue light on early sporophyte development of Saccharina japonica (Phaeophyta)[J]. Marine Biology, 2010, 157(8): Wang W J, Sun X T, Wang G C, et al. Effect of blue light on indoor seedling culture of Saccharina japonica (Phaeophyta)[J]. Journal of Applied Phycology, 2010, 22(6): Zhang X, Li D P, Hu H H, et al. Growth promotion of vegetative gametophytes of Undaria pinnatifida by blue light[j]. Biotechnology Letters, 2005, 27(19): 1467-

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10 2 期韩军军, 等 : 不同光质 LED 光源对坛紫菜自由丝状体生长和生理特性的影响 239 Effects of different light-qualities on growth and physiological characteristics of free living conchocelis of Pyropia haitanensis HAN Junjun 1, ZHONG Chenhui 2,3, HE Peimin 1, YU Kefeng 1, LIN Qi 2,3* (1. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai , China; 2. Fisheries Research Institute of Fujian Province, Xiamen , China; 3. Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province, Xiamen , China) Abstract: The influences of different light qualities (green nm, blue nm, red nm, white nm) from light-emiting diode (LED) illuminations on the growth and physiological characteristics of wild free-living conchocelis of Pyropia haitanensis were studied. Results showed that blue light (BL) significantly promoted the growth rate of conchocelis in the cultures. The weight increments of conchocelis under BL were 1.10, 1.82, 2.17 times higher than those of other conchocelis cultured under white light (WL), green light (GL) and red light (RL), respectively. BL stimulated the synthesis of chlorophyll a and carotenoids. Compared to WL, GL and RL, the contents of chlorophyll a in BL were increased by 13.77%, 47.69%, 63.42%, respectively, and the contents of carotenoids in BL were increased by 8.87%, 87.07%, 97.73%, respectively. BL and WL were conducive to synthesize phycoerythrin rather than GL and RL. However, there were no significant differences of phycocyanin contents between the conchocelis in the cultures under different LED light qualities. Moreover, BL resulted in the highest activity of carbonic anhydrase, which enhanced by 11.36% than those of WL. Compared to WL, both BL and GL significantly stimulated the activity of ribulose bisphosphate carboxylase, which enhanced 28.17% and 61.21%, respectively. In the late growth stage, the conchocelis cultured under RL and GL were discolored and short of satellite chromatophore, even parts of them overflowed their cell inclusions and were hollowed. Whereas, conchocelis under BL and WL were normal, healthy and bright red. Therefore, we could add suitable component of blue-light, and decrease red-light and green-light in the asexual propagation of free-living conchocelis in P. haitanensis. Key words: Pyropia haitanensis; free-living conchocelis; light quality; growth; physiological characteristics Corresponding author: LIN Qi. xmqlin@sina.com Funding projects: Seed Industry Innovation and Industrialization Project of Fujian Province (2014S ); Natural Science Foundation of Fujian Province (2014J01095); Special Funds for Marine High and New Industry Development of Fujian Province (Marine High-tech of Fujian ); Special Funds for Marine and Fishery Structure Adjustment; Marine Economy Innovation and Area Development Demonstration Project of Fujian Province (2014FJPT01); Southern Oceanographic Center Project of Xiamen (14PZY017NF17, 15GZY021NF04)

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