光照強(qiáng)度對(duì)利瑪原甲藻生長的影響

曾玲　文菁　韓冰

【摘 要】目的：研究不同光照強(qiáng)度對(duì)南海利瑪原甲藻生長的影響。方法：設(shè)置了2 200 lx、3 000 lx、3 800 lx、4 600 lx 4個(gè)光照梯度，將指數(shù)期利瑪原甲藻置于4個(gè)不同光照強(qiáng)度的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)算細(xì)胞密度、生長速率，并運(yùn)用SPSS軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果：在設(shè)定的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，細(xì)胞終密度和平均生長速率均隨著光照強(qiáng)度的減弱而增強(qiáng)，并且4組細(xì)胞終密度和平均生長速率之間均存在顯著的差異（P<0.05）。結(jié)論：光照強(qiáng)度對(duì)利瑪原甲藻生長影響顯著。

【關(guān)鍵詞】利瑪原甲藻；密度；生長速率

【中圖分類號(hào)】Q178.53 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）07-0034-04

0 引言

光是植物生長的能量來源，植物的生長離不開光合作用。海洋微藻絕大多數(shù)是光合自養(yǎng)生物，光照對(duì)藻類的生長起著至關(guān)重要的作用，是影響藻類生長的一個(gè)重要生態(tài)因子。光照的強(qiáng)度可以控制藻類生物的新陳代謝，與藻華的發(fā)生有直接關(guān)系。利瑪原甲藻（Procentrum lima）是一種能產(chǎn)生毒素的赤潮甲藻，分布于熱帶和溫帶沿海水域，是海洋底棲甲藻中的重要初級(jí)生產(chǎn)者，是構(gòu)成海洋生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是浮游動(dòng)物的食物來源。P. lima能產(chǎn)生腹瀉性貝毒，該毒素能在魚、蝦、貝的體內(nèi)積累，通過食物鏈傳遞至人類，引起腹瀉性中毒。由于腹瀉性貝類中毒現(xiàn)象普遍存在，且分布較廣，其已被列為世界食品衛(wèi)生學(xué)重要問題之一，引起世界上許多國家及相關(guān)國際組織高度的重視。因此，研究P. lima的生長特性，對(duì)于預(yù)測(cè)赤潮發(fā)生和預(yù)防腹瀉性貝毒中毒事件的發(fā)生均具有重要意義。

光照對(duì)微藻生長的影響顯著。在一定范圍內(nèi)，光合作用的效率與光強(qiáng)成正比，藻細(xì)胞會(huì)隨著光照的增強(qiáng)而增加。但光能過飽和或者光能不足對(duì)于藻類的光合作用會(huì)產(chǎn)生不利的影響，從而降低其生物量。不同藻類最適生長的光照強(qiáng)度不一樣[1-5]。有關(guān)光照對(duì)P. lima生長影響的文章極少，而這方面的研究又分散在光照周期[6]和不同波長的光源上[7]。研究光照強(qiáng)度對(duì)P. lima生長影響的目前只有徐杏等人[8]。有關(guān)研究表明，同種藻不同株最適生長的光照強(qiáng)度不一樣[1，3]。徐杏等人研究的P. lima采自緬因?yàn)澈Ｓ颍狙芯康腜. lima來采自海南三亞，兩者最適光照強(qiáng)度是否一樣，有待深入研究。本文通過研究不同光照強(qiáng)度對(duì)分離自南海三亞市P. lima的生長影響，了解其生長特性，為預(yù)防預(yù)警P. lima赤潮發(fā)生和DSP中毒奠定工作基礎(chǔ)。本文擬解決的關(guān)鍵問題是光照強(qiáng)度對(duì)P. lima生長的影響。

1 材料與方法

P. lima采自海南省三亞市，經(jīng)分離純化后，保存于中國科學(xué)院南海海洋研究所廣東省海洋藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保種室。藻細(xì)胞采用改良K培養(yǎng)液、溫度為30 ℃、鹽度為35‰、光照周期為13：11 h的環(huán)境條件培養(yǎng)。

取指數(shù)生長期的P. lima接種于新鮮培養(yǎng)液中，分別置于光照強(qiáng)度為4 600 lx、3 800 lx、3 000 lx、2 200 lx的環(huán)境中，其余培養(yǎng)條件同下文“2.1”，接種密度約4.0×103 cells mL-1。隔天取樣，采用顯微鏡計(jì)數(shù)法進(jìn)行細(xì)胞密度測(cè)定。根據(jù)Guillard的單細(xì)胞藻種群生長公式，求出藻細(xì)胞生長率K（division d-1）：K=（3.322/t）×log（Nt/N0），式中N0為藻細(xì)胞初始密度，Nt為t天后藻細(xì)胞密度，t為培養(yǎng)天數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長曲線和細(xì)胞密度

不同光照強(qiáng)度條件下的P. lima生長曲線如圖1所示。由生長曲線可以看出，在第10 d前，4種不同光照強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)組均處于指數(shù)生長期，曲線基本呈線性上升，第14 d后4 600 lx實(shí)驗(yàn)組進(jìn)入穩(wěn)定期，直到培養(yǎng)結(jié)束，細(xì)胞密度基本維持在5.5×104～6.0×104 cells mL-1。其余3組生長曲線波動(dòng)上揚(yáng)，互相交錯(cuò)，在第38 d趨向穩(wěn)定并逐漸分離。培養(yǎng)結(jié)束（第42 d），從上到下的生長曲線分別是2 200 lx、3 000 lx、3 800 lx、4 600 lx實(shí)驗(yàn)組。

細(xì)胞終密度如圖2所示，可見在4 600～2 200 lx這個(gè)范圍里，隨著光照強(qiáng)度的減弱，細(xì)胞終密度逐步上升（5.87×104～8.24×104 cells mL-1，ANOVA，p<0.05），最大密度組（2 200 lx）是最小密度組（4 600 lx）的1.4倍，多2.37×104 cells mL-1。

2.2 生長速率

基于每次檢測(cè)結(jié)果獲得的生長速率如圖3所示。不同光照條件下不同時(shí)期藻株的生長速率變化很大，其中光強(qiáng)4 600 lx藻株的生長速率在第2 d達(dá)到最大值（0.635 d-1），4組藻株最大生長速率均出現(xiàn)在前4天，此后，生長速率震蕩下跌。第10 d前四組藻細(xì)胞均處于增長狀態(tài)（生長速率大于0），第10 d后生長速率在0值上下波動(dòng)。其中，波動(dòng)最較小的是4 600 lx實(shí)驗(yàn)組，第16 d后基本維持在0左右，波動(dòng)最明顯的是2 200 lx實(shí)驗(yàn)組，生長速率整個(gè)生長周期的變化幅度很大，說明在光照強(qiáng)度下，P. lima的生長更活躍。

整個(gè)生長周期的平均生長速率（0.064～0.072，p<0.05）如圖4所示。在4 600～2 200 lx范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的減弱，生長速率逐步上升。平均生長速率最大實(shí)驗(yàn)組（2 200 lx），是最小實(shí)驗(yàn)組（4 600 lx）的1.13倍。

2.3 光照對(duì)藻生長影響的分析

不同藻種對(duì)光照強(qiáng)度的需求不同，有些藻喜強(qiáng)光，如螺旋藻（Sprirulina sp.）在20 000 lx下比生長速率升高明顯，普通小球藻（Chlorella vulgaris）的最大藻細(xì)胞的濃度隨著光照強(qiáng)度（100 lx、500 lx、1 000 lx、3 000 lx、5 000 lx）的增加而升高；有些藻喜歡弱光，如雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）從低光強(qiáng)到高光強(qiáng)，隨著時(shí)間的變化，單位細(xì)胞葉綠素a的含量逐漸減少，高光照對(duì)雨生紅球藻生長不利。本研究中P. lima的細(xì)胞終密度及生長速率在研究范圍內(nèi)（2 200～4 600 lx）均隨著光照強(qiáng)度的增加而減小，相對(duì)于螺旋藻來說，P. lima屬于喜弱光藻。

大部分藻細(xì)胞都在光強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)，生長速率低，過強(qiáng)的光照影響藻類的特定生長率，因?yàn)楦吖鈴?qiáng)會(huì)破壞藻體內(nèi)的酶活性，導(dǎo)致細(xì)胞生長減緩甚至是死亡，但低光照條件對(duì)藻的生長有著不利的影響[2]，所以藻類生長有著一個(gè)適宜的光照條件（見表1）。在適宜的光照范圍內(nèi)，光合作用的效率與光強(qiáng)成正比，藻細(xì)胞的生長會(huì)隨著光照的逐步增加而增長。由表1可看出，在研究范圍內(nèi)，不同藻種的最佳光強(qiáng)可能相同，如銅綠微囊藻與斜生柵藻[2]，魚腥藻與普通小球藻[1]；同種藻最佳光強(qiáng)存在差異，如孟順龍與巫娟研究的普通小球藻，最佳光強(qiáng)分別為6 600 lx、5 000 lx。本研究的P. lima喜弱光，在研究的4個(gè)光照強(qiáng)度中，最低光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)組（2 200 lx）的密度和生長速率均最大；Morton等研究的P. lima（采自美國佛羅里達(dá)州）最適光照強(qiáng)度見表1。

有關(guān)研究表明顫藻的生物容量是一定的，不會(huì)隨光照強(qiáng)度的變化而發(fā)生明顯的變化。不同光照強(qiáng)度下小球藻達(dá)到穩(wěn)定期時(shí)的生物容量基本固定，光照強(qiáng)度僅影響它生長速率，而本研究中光照強(qiáng)度不僅影響著P. lima的生物容量，而且還影響其生長速率，并且兩者結(jié)果均存在顯著的差異（p<0.05）。

3 結(jié)論

不同光照強(qiáng)度對(duì)P. lima生長影響顯著（p<0.05），在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)（4 600～2 200 lx），細(xì)胞終密度和生長速率均隨著光照強(qiáng)度的減弱而增加；微藻生長有最適光照范圍，超出此范圍，對(duì)生長不利；同種藻不同株最佳光照強(qiáng)度可能不相同。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]