2007年夏季青岛石莼科(Ulvaceae)绿藻无机元素含量分析

2007年夏季对青岛沿海石莼科绿藻,包括定生石莼Ulva、定生浒苔Enteromorpha以及漂浮浒苔Enteromorpha进行了样本采集,针对其17种金属元素和3种非金属元素进行了含量分析与比较。结果表明,石莼科绿藻对铅、镉、铜、砷、锌等元素有较强的富集作用,可以作为海洋环境的藻类指示生物。另外,漂浮浒苔中多种元素含量明显少于定生种类,特别是铁、铝、磷等元素含量差别非常悬殊,最高可达100倍;相反的是,漂浮浒苔的钙元素含量接近于定生种类的两倍。上述结果可为石莼、浒苔等大型绿藻的加工利用提供参考。     

科研快讯

《植物与细胞生理学》:研究阐明浒苔对环境胁迫响应分子机制近日,中国科学院海洋研究所的研究人员在浒苔生物学研究取得重要进展,阐明了浒苔对环境胁迫响应的分子机制和"绿潮"发生时漂浮浒苔的生理状,为全面认识由浒苔引发的海洋"绿潮"现象提供了重要理论基础。相关研究成果发表在在国际期刊《植物     

《植物与细胞生理学》：研究阐明浒苔对环境胁迫响应分子机制

近日,中国科学院海洋研究所的研究人员在浒苔生物学研究取得重要进展,阐明了浒苔对环境胁迫响应的分子机制和“绿潮”发生时漂浮浒苔的生理状,为全面认识由浒苔引发的海洋”绿潮”现象提供了重要理论基础。相关研究成果发表在在国际期刊《植物与细胞生理学》（Plantand Cell Physiology）上。     

2008年夏季青岛近海浒苔无机元素含量分析

2008年夏季对青岛近海栈桥、汇泉湾和五四广场三个海域的漂浮浒苔进行了样本采集,针对其12种无机元素进行了含量分析与比较,并与2007年夏季三个海域的浒苔的无机元素含量进行了比较。结果表明,2008年采自汇泉湾海域的漂浮浒苔的Ca,Cu,N,Na和P含量在三个海域中最高,而采自五四广场的漂浮浒苔的Fe,Mn,Pb和Zn含量最高,Cd,K和Mg的含量在三个海域的水平相差不大。与2007年相同海域比较,2008年的漂浮浒苔更富含Fe,K,Mg,Mn,Na和P。另外,与海带和紫菜比较,浒苔中的Fe,Mg和Na含量较高,而P和Zn含量较低,Ca和K含量,低于海带而高于紫菜中的含量;有害元素Cd和Pb含量远低于相应的藻类制品卫生标准（GB19643—2005）和无公害产品海藻（NY5056-005）中的限量要求。结果从无机元素角度为浒苔的综合利用提供数据支持。     

黄海绿潮漂移过程中浒苔挥发性风味物质研究

2007年以来,浒苔绿潮灾害年度周期性由江苏近岸向山东近海漂移,对黄海海域生态环境和生态安全造成严重威胁,如何利用大规模漂浮浒苔生物量,实现变害为宝迫在眉睫。为了探究黄海绿潮漂移过程中优势种浒苔挥发性风味物质的差异,本研究利用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS),对绿潮漂移过程中的8个区域浒苔的挥发性成分进行提取和分析,共检测出包括醛类、醇类、酯类、酚类、酮类、烯类、烷类及其他化合物等187种物质;其中,这8个区域浒苔分别检测出72、64、49、53、34、48、41和54种化合物。通过对绿潮浒苔香气成分在水中的阈值和化合物含量分析,发现绿潮在向北漂移过程中,主体香气成分发生变化,每个区域浒苔均呈现独特的风味,总体上南黄海绿潮漂移早期浒苔风味品质较好。本研究为绿潮浒苔食品风味研发和资源化利用提供了数据支撑。     

浒苔遥感监测研究进展

浒苔大规模集聚形成的绿潮灾害是海洋生态系统主要生态环境问题之一,基于卫星遥感影像监测浒苔及其扩展动态已成为一种及时有效的手段。对国内外浒苔遥感监测方面文献进行归纳整理,认为光学遥感数据、多波段比值法是最常用的遥感数据和监测方法。对遥感监测浒苔机理进行了阐述,并对分类方法进行评价认为监督分类法解译精度不高。目前单波段阈值法和多波段比值法应用广泛,但在监测漂浮浒苔和混合象元解译存在不足。辐射传输模型法能有效提高信息解译的精度,但还处于起步阶段。遥感监测浒苔灾害的未来发展需要提高影像空间分辨率,深入研究监测方法,进行多种平台和多源遥感数据相结合,并由定性走向定量,从而建立健全遥感监测预警系统。     

拟浒苔在澄江生物群中的发现及其生态学意义

报道了早寒武世澄江生物群中的一种新的化石藻类－肠拟浒苔（Enteromophites intestinalis sp.nov）,丰富了对该时期生物多样性的认识,通过现生浒苔属和石拟苔属藻类形态学的研究表明,这两个属在系统演化上可能有密切的亲缘关系,并阐述了澄江生物群可能发生了一个海水环境。     

酶解条浒苔蛋白制备抗肺癌活性多肽

为了开发利用绿潮藻类条浒苔中含量丰富的蛋白质,采用木瓜蛋白酶酶解条浒苔蛋白,最佳酶解条件为:料液比1∶25、加酶量1 250 U/g pro、温度45.7℃、pH 7.2、震荡酶解时间120 min。在该条件下的酶解多肽经超滤分离获得不同分子量区间的多肽,并通过HUVEC、A549、H446、H460等细胞水平初步评价酶解条浒苔制备多肽抗肺癌的细胞生物学效果。结果表明,经上述条件获得的2-6 kD条浒苔多肽处理的HUVEC在抗氧化和小管形成等方面均受到抑制,其处理的NCI-H460、NCI-H446和A549的增殖、细胞周期、迁移也受到不同程度抑制,且能够促进细胞凋亡;2-6 kD浒苔多肽对H446、H460作用效果显著优于对A549的作用。这一细胞水平研究,不仅证实了酶解条浒苔获取新型天然抗肿瘤小肽的可行性,也为条浒苔蛋白质资源高值化利用探索提供了新的途径。     

海洋生物质的热解特性与动力学研究

以定生浒苔、漂浮浒苔、石莼、大叶藻、海带、龙须菜和裙带菜7种海洋生物质为研究对象,以1种草类生物质玉米秸秆、1种木质类生物质锯末为对照,用热重分析法对其热解过程及其动力学规律进行了研究。利用TG-DTG-DTA曲线分析了它们的基本热解特性。结果表明,整个热解过程主要为干燥失水、剧烈失重和缓慢失重3个阶段,海洋生物质的Tmax明显低于2类陆生生物质,而且大叶藻的热解稳定性相对较高,而漂浮浒苔的热解稳定性较低,燃烧特性较好。同时,用Coats-Redfern法求得相应的活化能E和频率因子A,发现3类生物质的热解反应机理函数不同。     

江苏海域几种绿潮藻类rDNA ITS序列分析

于2009年5-7月定点采集了江苏海域绿潮藻类,测定、分析了这些藻类核糖体rDNA ITS序列,并进行分类鉴定。研究结果显示,ITS+5.8S序列片段长度为552-578 bp,其中ITS1序列部分长度为179-182 bp,5.8S序列全长为155-158 bp,ITS2序列全长为180-196 bp,序列的平均GC含量(contents)为61.6%-63.3%,不同ITS序列存在不同的插入/缺失位点。扩增得到27个序列中有7个不同序列,依据NCBI数据库相似性查找、系统进化关系及遗传距离等分析结果,确定有4个种类:浒苔(Ulva prolifeya),缘管浒苔(U.linza),石莼属(Ulva sp.)1种及盘苔属(Blidingia sp.)1种。分析表明,ITS序列可作为石莼科种类鉴定的标记。     

芦苇生态型研究进展

芦苇生态幅极广,适生于多种生境类型。不同的环境选择压力如水深、盐度、养分、气候等交互影响致使芦苇个体及种群间发生不同程度的分化和变异,形成了形态、生理或遗传上互有差异、异地性的不同生态型。尽管基于芦苇表型变异以及遗传变异进行生态型划分的研究已开展很多,但针对芦苇生态型变异规律及其可能的形成机制的认知仍存在较多分歧。在总结近年来有关芦苇生态型研究文献的基础上,通过对影响芦苇生态型变异的主要因素——环境因素和遗传因素的分析,以期为芦苇生态型的划分及其可能的形成机制提供新的研究思路。(1)空间尺度的选择应成为研究者分析、划分芦苇生态型的首要定位。在较大的地理空间尺度上,高度异质性的生境导致某些性状的变异式样具有相对的不连续性,可作为不同芦苇生态型鉴别与描述的主要依据;(2)在合理的尺度定位、取样设计和统计分析的基础上开展的表型变异研究,及进一步基于种群水平的分子标记研究(分子指纹特征或特有等位基因),可为芦苇生态型的鉴定、划分提供更为可靠的参考数据,并且可以甄别生境差异(环境响应)和遗传变异对芦苇不同生态型分化的贡献;(3)应同时进行不同生态型的特定性状与功能(株高、茎粗、生物量、生理抗逆性、水体污染物净化能力等)的定位,推动优良基因型的选育与扩繁。     

2010年—2011年山东近海石莼属绿潮藻的种类鉴定

山东近海近年来连续遭遇绿潮危害,绿潮种类组成是否发生变化?尚未有研究加以解决。2010年—2011年,对山东近海海域漂浮藻进行了调查和取样,选取采集的29株漂浮石莼属样品和2株固着石莼属样品,进行了形态学观察,并对其核糖体ITS、叶绿体rbcL基因和5S rDNA间隔序列进行了分子系统发育分析。结果表明,山东近海石莼属绿潮由浒苔U.prolifera、孔石莼U.pertusa和扁浒苔U.compressa共同构成,浒苔是优势绿潮藻种群,其次为孔石莼,扁浒苔发生很少。     

几种藻类蛋白核的超微结构研究

应用电镜及免疫电镜技术对莱茵藻、小球藻、条浒苔和紫菜等藻类的叶绿体蛋白核的超微结构及主要组成成分进行了观察和研究。结果显示：不同藻类的蛋白核结构不同,显示了藻类蛋白核的多样性。蛋白核为球形或椭圆形,由蛋白质组成。莱茵藻、小球藻和条浒苔的蛋白核外围被淀粉鞘所包围,而紫菜的蛋白核外围无淀粉鞘而直接被叶绿体的类囊体所包围。淀粉鞘由淀粉组成,淀粉鞘的厚薄与藻体藻龄及增养状态有关系。在蛋白核中央,一般都具有由类囊体形成的孔道,使蛋白核与外界联系,小球藻和条浒苔蛋白核具有1条纵向孔道,而莱茵藻和紫菜为多条孔道。金相免疫技术检测结果显示Rubisco和Rubisco活化酶均在蛋白核及淀粉鞘区域中定位,表明蛋白核具有光合作用功能．     

大型绿藻浒苔转化表达系统选择标记的筛选

主要研究了条浒苔对抗生素氯霉素和除草剂Basta的敏感性,以确定适合的阳性选择标记基因。应用不同浓度氯霉素(0、25、50、75、100、125μg/ml)和Basta(0、5、12.5、25、37.5、50μg/ml)对不同发育时期条浒苔细胞存活率影响进行了测定。实验结果表明:不同发育时期条浒苔对氯霉素和Basta的敏感性不同。其中最大浓度125μg/ml浓度的氯霉素在15d内对条浒苔孢子和小苗两个不同发育时期的细胞均难以达到全部杀死效果,相对存活率仍分别为1%和20%;而Basta对条浒苔孢子和小苗均具有很强的杀生作用,其中5μg/ml浓度的Basta在3d内可将条浒苔孢子全部杀死,12.5μg/ml浓度下约一周时间可以将浒苔小苗全部致死。本实验结果提示bar基因有可能成为浒苔基因工程较理想的选择标记基因。     

基于全局灵敏度分析的浒苔生长影响参数研究

近年来,以浒苔为主的绿潮灾害频发。构建了浒苔生长模型,以定量分析浒苔生长过程,探索浒苔爆发机理。参数不确定性是模型不确定性的主要来源,以参数灵敏度分析为基础的参数优化有利于提高模型精度,采用Morris方法对模型涉及的主要参数进行了全局灵敏度分析,以研究浒苔生长的主要影响参数。不同于其他有关大型绿藻的模型模拟,模型同时考虑了幼体浒苔和成熟浒苔的生物量变化,并修正了营养盐限制函数以及温度计算函数。全局性的参数灵敏度分析结果表明,最适温度(T_(opt))、光合作用最适光强(Is)、最大发芽率(G_(max))、浒苔生长所需的氮含量的半饱和系数(kqn)、最大氮摄取率(V_(maxn))这5个参数在浒苔生长模型中具有较大灵敏性。其中,T_(opt)影响最大,Is和V_(maxn)其次,说明浒苔生长主要受温度光照和氮含量限制。相较于局部灵敏度分析仅关注单个参数变化、依赖于初值选取等缺陷,全局灵敏度分析同时从各个参数的取值范围上分析参数对模型结果的影响,能揭示参数之间相互作用的影响。此外,灵敏度较大的参数往往和其他参数之间存在较大相关性。     

渤海浒苔属绿藻调查

于2009年至2010年对渤海及其周边10个沿海城市和6个岛屿的浒苔属绿藻进行了调查,初步确定该海区缘管浒苔、肠浒苔、扁浒苔、浒苔、条浒苔5个种类的地理分布情况。并对生物量进行了评估。与历史资料相比,渤海中辽东湾、渤海湾和莱州湾三个湾内的浒苔多样性和生物量下降明显或保持较低水平,湾周边地区则维持较高水平。此外,在近海人工基质上,以浒苔属为主的绿藻相对于红藻、褐藻分布更为广泛。     

基于线性混合模型和NDVI阈值法的MODIS影像黄海浒苔监测

水体富营养化等原因,导致浒苔(Enteromorpha prolifera)灾害自2007年在中国黄海海域频发,成为黄海最严重的生态灾害。卫星遥感具有大范围监测、瞬时优势,成为浒苔灾害最重要的监测手段之一。中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)影像因其幅宽大、时间分辨率高、免费分发,成为浒苔业务化监测的主要数据源。由于空间分辨率(250 m)较低,混合像元的存在导致传统阈值法获取的浒苔面积误差较大。本文结合线性混合模型(linear mixing model,LMM)和归一化差值植被指数(normalized different vegetation index,NDVI)阈值法对250 m空间分辨率的MODIS影像进行浒苔面积提取。选择1个大区及其内部3个小区,以准同步5.8 m空间分辨率资源三号(ZY-3)卫星影像提取浒苔结果为准进行精度评价。发现NDVI阈值为0.04提取的浒苔像元对线性混合模型分解结果掩膜所得浒苔面积误差最小,大区及其3个小区的误差分别是7.86%、14.59%、-7.65%、-0.15%。应用本文提供方法可有效排除浒苔混合像元和非浒苔像元对浒苔面积信息提取的干扰,与阈值法相比大幅提高了反演精度,且在不同区域精度较稳定,可为浒苔生态灾害的处置决策和评估提供支撑。     

温度和盐度对浒苔生长和光合生理特性的影响

为研究海水盐度和温度对大型海藻光合生理影响的复合效应,选取浒苔（Ulva prolifera）为实验材料,探讨不同温度（22℃和15℃）和不同盐度（25和10）对浒苔的相对生长速率、色素含量、叶绿素荧光参数、超氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性蛋白含量等影响。结果表明:在低温条件下,盐度对浒苔生长的影响不显著,而在正常温度条件下,盐度降低显著降低了浒苔的生长;在低盐条件下,尽管差异不显著,温度降低呈现出促进浒苔生长的趋势,但在正常盐度条件下,低温降低了浒苔的生长。相对于温度变化,盐度变化对浒苔潜在的光合效率（F_v/F_m）影响不明显,但低温低盐处理下浒苔具有较高的效光化学效率（F_v’/F_m’）、光能利用效率（α）、非光化学淬灭（NPQ）、SOD酶活性及可溶性蛋白含量。     

中国苔类孢子形态的研究

通过电镜扫描方法 ,研究了 3个属 9种的中国叶状体苔类植物 :稀枝钱苔 (RicciahuebenerianaLindb .)、宽翅钱苔 (R .hantamensisPerold .)、曲脊钱苔 (R .cavernosaHoffm .)、R .warnstorfiiLimpr.exWarnst.、小孢钱苔 (R .frostiiAust.)、中华钱苔 (R .chinensisHerz .)、东亚花萼苔 (Asterellayoshinagana (Horik .)Horik .)、矮网花萼苔 (A .sanguiniaL .etL .)、背托苔 (Preissiaquadrata) (Scop .)Nees.)。对上述种类的孢子形态特征进行了描述。研究发现 ,上述 3属的孢子形态特征具有明显差异。而且同一属的孢子形态特征也存在差异 ,甚至可以作为种类划分的依据之一。同时采自不同地点的同一种类其孢子形态有时具微小的差别。这可能是由于生态环境差异所造成的     

黄渤海典型海岛的石莼属绿藻形态学观察及分子系统发育分析

对黄渤海典型海岛的石莼属绿藻进行了调查和采集, 共采集到110 株石莼属样品。对所采集样品进行形态学观察, 就ITS、rbcL、tufA、LSU 序列进行分子系统发育分析。结果表明, 受海流条件影响较为相近的南隍城岛与獐子岛上石莼属绿藻种类组成较为相似, 都分布着孔石莼(Ulva pertusa)、缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(Ulva prilifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、肠浒苔(Ulva intestinalis)、石莼(Ulva lactuca)六种石莼属绿藻; 而受海流条件影响差异较大的刘公岛上主要分布着孔石莼(Ulva pertusa)、缘管浒苔(Ulva linza)、浒苔(Ulva prilifera)、肠浒苔(Ulva intestinalis)、裂叶石莼(Ulva fasciata)五种石莼属绿藻。综合分析实地采样时观察到的石莼属形态及生境的区别, 探讨受海流条件影响不同的3 个海岛上石莼属的差异, 为石莼属绿藻生物地理学研究提供基础资料。