硝酸盐对球形棕囊藻生长和硝酸还原酶活性的影响

以我国南海海域分离的赤潮原因种——球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)为材料,研究了不同硝酸盐浓度下藻细胞生长及硝酸还原酶活性的变化。当培养基中不含硝酸盐时,藻细胞内硝酸还原酶的活性保持在非常低的水平,藻细胞的生长受到限制,不能形成正常的生长曲线:当培养基中硝酸盐浓度为3.62μmol.L-1时,藻细胞的硝酸还原酶活性和比生长速率达到最大。在含有硝酸盐的培养基中,接种培养后第9天藻细胞硝酸还原酶活性达到最大值,并且在4种不同硝酸盐浓度下,藻细胞硝酸还原酶活性的差异性达到极显著水平(P<0.01)。在接种培养第16天藻细胞密度达到最大值,并且4种不同硝酸盐浓度培养的藻细胞密度之间的差异性也达到极显著水平(P<0.01)。实验结果表明,在培养基中添加不同浓度的硝酸盐,对球形棕囊藻细胞硝酸还原酶的活性和藻细胞的生长有极显著的影响,含有较高硝酸盐的富营养化海域有利于球形棕囊藻细胞的持续生长。     

硝酸盐对球形棕囊藻生长和硝酸还原酶活性的影响

以我国南海海域分离的赤潮原因种——球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)为材料, 研究了不同硝酸盐浓度下藻细胞生长及硝酸还原酶活性的变化。当培养基中不含硝酸盐时, 藻细胞内硝酸还原酶的活性保持在非常低的水平, 藻细胞的生长受到限制, 不能形成正常的生长曲线: 当培养基中硝酸盐浓度为3.62 mmol.L-1时, 藻细胞的硝酸还原酶活性和比生长速率达到最大。在含有硝酸盐的培养基中, 接种培养后第9天藻细胞硝酸还原酶活性达到最大值, 并且在4种不同硝酸盐浓度下, 藻细胞硝酸还原酶活性的差异性达到极显著水平(P<0.01)。在接种培养第16天藻细胞密度达到最大值, 并且4种不同硝酸盐浓度培养的藻细胞密度之间的差异性也达到极显著水平(P<0.01)。实验结果表明, 在培养基中添加不同浓度的硝酸盐, 对球形棕囊藻细胞硝酸还原酶的活性和藻细胞的生长有极显著的影响, 含有较高硝酸盐的富营养化海域有利于球形棕囊藻细胞的持续生长。     

不同氮源对球形棕囊藻生长的影响

采用实验室培养的方法比较了6种不同氮源-硝态氮、尿素、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸、腺嘌呤对典型赤潮藻球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长的影响。结果表明,6种氮源均能不同程度地促进球形棕囊藻的生长,但比生长速率和光合作用效率具有显著差异性。将球形棕囊藻在不同浓度氮源下的最大比生长速率分别拟合Monod方程,得出球形棕囊藻在硝态氮、尿素、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸和腺嘌呤等6种氮源下的最大比生长率分别为1.05,1.17,0.82,0.87,1.09,0.90d^-1,相应的半饱和常数分别为9.132,23.758,85.519,7.104,23.94,10.959μmol/L。其中,高氮浓度(8820μmol/L)下腺嘌呤对球型棕囊藻的生长具有显著抑制作用。相比较而言,球形棕囊藻对甘氨酸的亲和力最高。当硝态氮、尿素、甘氨酸、精氨酸、谷氨酸和腺嘌呤的浓度分别为8820,882,882,8820,882,0.441μmol/L时,球形棕囊藻的最大光合效率(Fv/Fm)分别为0.619,0.620,0.579,0.595,0.648,0.667。由此可见,氮源对球形棕囊藻的生长和光合作用具有显著影响;球形棕囊藻能够利用多种无机和有机氮源,与其它仅能利用无机氮源的浮游植物相比,更具有竞争优势。     

中国近海浮游植物生产的二甲基硫和二甲基硫丙酸的分布状况及其影响因素

于1994～1998年期间调查了浮游植物生产的生源气候气体二甲基硫(DMS)及其前身二甲基硫丙酸(DMSPp)在我国胶州湾、芝罘湾、东海的分布状况及其影响因素.结果表明,自然海区中二者浓度都存在明显的时空变化.地理分布规律是,高值出现在沿岸海区和陆架海区,低值出现在外海特别是贫营养海区.就不同季节而言,高值出现在春季或夏季,低值出现在秋季.DMS或DMSPp的分布在大尺度上主要受海流和水团的影响,而在小尺度上营养条件和生物因子则更重要.在近岸海区,硅藻是DMS和DMSPp的重要贡献者.研究海区硝酸盐与DMSPp的关系有两种情况:当硝酸盐浓度低于1μmol/L时,二者为正相关,硝酸盐浓度高于这个阈值时,二者为负相关.表明浮游植物细胞中二甲基硫丙酸作为渗透压调节物质其含量受到氮源可得性的调控.此外,研究结果还显示,生活污水入海、海水养殖等也对DMS和DMSPp的浓度分布有一定影响.     

摄食信息对球形棕囊藻和布氏双尾藻竞争结果的影响

浮游动物的摄食信息能增大棕囊藻囊体体积,囊体形成被认为是棕囊藻的诱导性防御机制。利用桡足类火腿伪镖水蚤和异养甲藻海洋尖尾藻释放的摄食信息,研究了诱导性防御对球形棕囊藻和布氏双尾藻的竞争的影响。结果表明,球形棕囊藻接收了火腿伪镖水蚤和海洋尖尾藻释放的摄食信息之后形成更大的囊体。防御启动后的球形棕囊藻比未接收摄食信息的球形棕囊藻更快地形成囊体,且囊体维持的时间更长。对照组和火腿伪镖水蚤摄食信息诱导的球形棕囊藻的生物体积比布氏双尾藻更高,且球形棕囊藻在竞争中占优势;而海洋尖尾藻摄食信息诱导的球形棕囊藻生物体积低于布氏双尾藻,且球形棕囊藻相对布氏双尾藻的竞争力下降。微型浮游动物海洋尖尾藻摄食信息导致球形棕囊藻相对硅藻布氏双尾藻的竞争力的下降,有利于解释硅藻先于棕囊藻发生藻华。     

充气和搅动对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响

球形棕囊藻生活史中包含游离单细胞和球形囊体两种生活形态,但是实验室中培养的球形棕囊藻经常无法形成囊体。研究通过向培养基中泵入过滤空气,以及给培养基提供不同程度的搅动,研究了充气和搅动对球形棕囊藻生长及囊体形成的影响。充气和搅动均显著提高了囊体的数量,并且提高了囊体内细胞的生长速率。但是充气对于囊体直径及囊体内细胞密度并无显著影响。搅动则明显的提高了囊体直径和囊体内细胞数量。然而,尽管充气以及搅动有利于球形棕囊藻囊体的形成,但是培养的囊体直径依然小于自然海区中囊体的大小。     

二氧化氯对球形棕囊藻叶绿素a、蛋白质、DNA含量的影响

分析了二氧化氯(1.0、1.5、2.0、2.5mgL-1,作用96h;2.5、6.0、8.0、16.0mgL-1,作用60min)对球形棕囊藻叶绿素a、蛋白质含量、氨基酸组成、核酸含量的影响,用透视电镜对二氧化氯(0.5mgL-1,0.8mgL-1)作用24h后藻细胞形态的变化进行了观察,以探讨二氧化氯去除赤潮藻的机理。结果表明,二氧化氯对球形棕囊藻叶绿素a、蛋白质、DNA的含量均有影响。实验各组(1.0-2.5mgL-1,2.5-16.0mgL-1)球形棕囊藻的叶绿素a、蛋白质、DNA的含量均显著低于对照。二氧化氯浓度超过2mgL-1时,球形棕囊藻的叶绿素a、蛋白质、DNA的含量持续降低,氨基酸相对含量发生明显变化;半胱氨酸、酪氨酸和赖氨酸等的相对含量明显降低,而组氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸则明显增加。当二氧化氯(2.5-16.0mgL-1)作用3min后,DNA漏出率在13%-18%之间;电镜观察发现,二氧化氯可使细胞膜破损,引起内容物外泄。这些结果显示,二氧化氯能以单分子形式进入细胞,引起叶绿素、蛋白质结构的变化,并破坏藻细胞膜系统,最终导致藻细胞死亡。     

不同形态的磷源对球形棕囊藻生长及碱性磷酸酶的影响

研究了不同浓度和形态的无机磷(DIP)和有机磷(DOP)对球形棕囊藻细胞生长、培养基中磷浓度的变化以及碱性磷酸酶活性的变化的影响。在缺磷和大分子DOP(卵磷脂)作为磷源的情况下,碱性磷酸酶活性迅速提高,在第9天达到了最大值,其活性分别为19.11U和18.28U,显然在缺磷胁迫下和大分子DOP的利用过程中碱性磷酸酶起着重要作用。DIP(磷酸二氢钾)和小分子DOP(β-甘油磷酸钠)都容易直接被球形棕囊藻吸收利用,碱性磷酸酶活性变化不明显。     

球形棕囊藻囊体形成中光照、营养盐和共存硅藻的影响

在不同光照和营养盐结构条件下半连续培养球形棕囊藻和3种硅藻,研究光照、营养盐限制和硅藻竞争对球形棕囊藻囊体形成的影响。结果表明:高光照显著促进了藻类的生长,球形棕囊藻在低光环境下几乎不形成囊体。球形棕囊藻和3种硅藻对光限制和P限制更加敏感,而在N限制环境中均具有相对较高的生物量。粒径较小的球形棕囊藻游离单细胞和中肋骨条藻在营养盐和光限制条件下比粒径较大的细胞具有更强的竞争能力。硝酸盐是球形棕囊藻囊体形成的营养基础,但是营养盐结构并未改变棕囊藻囊体形态。具有两种生活史状态有利于球形棕囊藻度过资源限制的环境,从而有利于球形棕囊藻在硅藻藻华之后再次形成藻华。     

碘伏和异噻唑啉酮对球形棕囊藻去除的研究

研究了碘伏和异噻唑啉酮除藻剂对球形棕囊藻赤潮生物的灭杀和控制作用,结果表明,单独使用时,碘伏的最低有效浓度为30mg.L^-1,异噻唑啉酮最低有效浓度为0.30mg.L^-1,当两者复配时有协同作用,可提高它们的杀藻能力,碘伏与异噻唑啉酮浓度比为1.0:0.15时除藻效果最佳。     

Direct quantification of dimethylsulfoniopropionate (DMSP) with hydrophilic interaction liquid chromatography/mass spectrometry

A simple, derivatization free method for the direct determination of dimethylsulfoniopropionate (DMSP) using hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC)/mass spectrometry is introduced. DMSP is a zwitterionic osmolyte which is produced from marine plankton, macro algae and higher plants. Due to its central role in climate relevant geochemical processes as well as in plant physiology and chemical ecology there is a great interest in methods for its quantification. Since DMSP is labile and difficult to extract currently most protocols for quantification are based on indirect methods. Here we show that ultra performance liquid chromatography/mass spectrometry using a HILIC stationary phase is suitable for the direct quantification of DMSP from aqueous samples and microalgal extracts. The protocol requires minimal sample preparation and phytoplankton samples can be investigated after filtration of small volumes. The limit of detection is 20nM and the calibration curve is linear in the range of 60nM to 50μM. The use of [(2)H(6)]-DMSP as internal standard allows prolonged sample storage since it is transformed with the same kinetics as natural DMSP. This makes the method suitable for both laboratory and field studies.     

EFFECTS OF IRON AND LIGHT STRESS ON THE BIOCHEMICAL COMPOSITION OF ANTARCTIC PHAEOCYSTIS SP. (PRYMNESIOPHYCEAE). I. INTRACELLULAR DMSP CONCENTRATIONS

Iron is essential for phytoplankton growth, as it is involved in many metabolic processes. It controls photosynthesis as well as many enzymatic processes. As such, iron affects the cell's energy supply and contributes to the assimilation of carbon and nitrogen. To determine whether iron limitation would result in energy stress or induced nitrogen deficiency, an Antarctic Phaeocystis sp. (Prymnesiophyceae) strain was studied for its biochemical composition, with the main emphasis on intracellular production of dimethylsulfoniopropionate (DMSP). DMSP is suggested to replace nitrogen containing solutes under conditions of nitrogen deficiency. Batch cultures of Antarctic Phaeocystis sp. were grown under iron-rich and iron-poor conditions and simultaneously subjected to high and low light intensities. Iron depletion induced chlorosis and suppressed growth rates as well as the maximum yield of the cultures; these effects were reinforced by low light intensities. Cell volumes were strongly reduced under iron-limited conditions. However, this reduction in cell volume was accompanied by a reduced DMSP content only in cultures experiencing low light intensities. Under high light conditions, no reduction of DMSP was observed; hence, intracellular DMSP concentrations increased. These observations are discussed relative to carbon and nitrogen metabolism and the biosynthetic pathway of DMSP. It is argued that under high light, low iron conditions, the cells were bordering on nitrogen deficiency induced by iron limitation, whereas under low light, low iron conditions, the cells were energy limited resulting in overall suppressed metabolic rates. Between treatments, DMSP to chlorophyll- a ratios varied by a factor of 5, demonstrating the dependence of this parameter on the physiological state of the cell.     

两种水华藻——球形棕囊藻和铜绿微囊藻的脂肪酸组成特征与水华形成机制

浮游植物所含的不饱和脂肪酸是测定其作为食物质量的指标,并在浮游植物向浮游动物及其它动物能量转化过程中起着关键的作用,必需不饱和脂肪酸的缺乏有利于水华的形成。球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)分别是常见的海洋和淡水水华藻类,该文分析了它们在不同生长期的脂肪酸组成,探讨了这两种藻类的脂肪酸组成特征。球形棕囊藻和铜绿微囊藻的脂肪酸碳链长为14~20个碳原子,脂肪酸种类组成都比较简单,以饱和脂肪酸为主,未检测到二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸 (Docosahexaenoic acid,DHA)等动物的必需脂肪酸。球形棕囊藻的总脂肪酸含量在247.294~735.44 μg·g^-1干重之间,在对数期和延滞期含量最高的脂肪酸分别是C14:0和C16:0;而两株铜绿微囊藻的总脂肪酸在1 405.095~6 087.617μg·g^-1干重之间,以C16:0含量最高。两株铜绿微囊藻的脂肪酸含量在对数期和延滞期差异明显(p<0.05),但球形棕囊藻的脂肪酸含量在不同生长期差别不大。由于缺乏必需脂肪酸EPA和DHA,球形棕囊藻和铜绿微囊藻不能为高营养级的生物提供必需的不饱和脂肪酸,不是浮游动物等生物的良好食物。因此球形棕囊藻和铜绿微囊藻作为浮游动物的食物质量较低,浮游动物对它们的捕食压力也较小,可能是这两种藻容易暴发水华的重要原因。     

THE STORAGE GLUCAN OF PHAEOCYSTIS GLOBOSA (PRYMNESIOPHYCEAE) CELLS1

A non-colony-forming axenic strain of Phaeocystis globosa (Harlot) Lagerheim was shown to produce a water-soluble β-d -glucan. This glucan consisted of about 20 glucose units, mainly (l→3)-linked, with branching at position 6. Therefore, it can be classified as a chrysolaminaran. Glucan production occurred mainly during the stationary growth phase and resulted in concentrations as high as 76 pg glucose per cell. When cultures were deprived of light the glucans were consumed, which supports their possible role as compounds used for temporary storage of energy.     

CURRENT KNOWLEDGE OF THE LIFE CYCLES OF PHAEOCYSTIS GLOBOSA AND PHAEOCYSTIS ANTARCTICA (PRYMNESIOPHYCEAE)1

Despite continuous efforts since the 1950s and more recent advances in culturing flagellates and nonflagellate cells of the prymnesiophyte Phaeocystis, a number of different life‐cycle models exist today that appear to apply for P. globosa Scherff. and P. antarctica G. Karst., both spherical colony formers. In one such model, this life cycle consists of three different flagellates and one nonmotile cell stage that is embedded in carbohydrate matrix‐forming colonies of different sizes and forms. Recently, noncolonial aggregates of diploid nonmotile cells attached to surfaces of diatoms were put forward as a new stage in the sexual life cycle of P. antarctica. However, it can be discussed that these “attached aggregates” (AAs) are an intermediate between motile diploid flagellates, with their well‐known tendency to adhere to surfaces, and the young spherical colony with its diploid nonmotile cells, which in nature is commonly found attached to diatoms. A life‐cycle model pertaining to both P. globosa and P. antarctica is presented.     

温度、盐度和pH对小球藻生长率的联合效应

采用中心复合设计（CCD）研究了温度（1634℃）、盐度（1545）和pH（6.09.0）对小球藻（Chlorella sp. CHX-1）生长的联合效应。结果表明,温度、盐度与pH的一次、二次效应都对小球藻比生长速率有极显著影响（P0.01）;温度与盐度间、温度与pH间的互作效应对小球藻比生长速率影响显著（P0.05）,而盐度与pH间的互作效应影响不显著（P0.05）;三因子影响度大小依次为:温度pH盐度。采用响应曲面法建立了温度、盐度和pH对小球藻比生长速率影响的模型方程,该模型的决定系数0.9759,矫正决定系数0.9542,说明模型的拟合度极高;模型的预测决定系数0.8367,表明可用于预测小球藻比生长速率的变化。通过模型优化和验证试验,得出在温度、盐度和pH组合为26.7℃/25.5/7.3时,小球藻比生长速率达到最大值0.69,满意度为0.999。本试验结果可为小球藻生产提供理论指导。       

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。     

盐度和温度对不同规格虎斑乌贼幼体的耗氧率、排氨率和窒息点的影响

为探究体重、盐度和温度对不同规格的虎斑乌贼(Sepia pharaonis)幼体耗氧率、排氨率以及其窒息点的影响。采用单因子试验设计和密闭静水法, 对不同体重下(0.212、0.385、0.476、0.597、0.754和0.946 g)虎斑乌贼幼体的耗氧率和排氨率, 以及不同体重(0.476、0.673、1.341、3.873和4.205 g)幼体的窒息点进行了测定, 同时研究了不同盐度(19‰、22‰、25‰、28‰和31‰)和温度(18、21、24、27和30℃)对不同规格[A: 体重(0.366±0.042) g, B: 体重(0.556±0.038) g, C: 体重(0.844±0.051) g]的虎斑乌贼幼体耗氧率(R_O)和排氨率(R_N)的影响。结果表明: (1)虎斑乌贼幼体体重对耗氧率和排氨率均影响显著(P<0.05)。随着幼体体重的增长, 耗氧率和排氨率显著下降, 个体越小耗氧率和排氨率越大; (2)盐度对幼体的耗氧率和排氨率有显著影响(P<0.05), 均随着盐度的增加呈先下降后上升的趋势, 其中, A规格和B规格的幼体在盐度25‰时, 耗氧率和排氨率显著低于盐度19‰、22‰和31‰时的3个试验组(P<0.05), 而与盐度28‰时无显著差异(P>0.05); C规格幼体的耗氧率在盐度28‰时显著低于盐度19‰组(P<0.05), 而排氨率在盐度25‰时显著低于盐度19‰和31‰两组(P<0.05)。盐度对A规格幼体的氧氮比(O/N)值有显著影响(P<0.05), 而对B规格和C规格的幼体无显著影响(P>0.05)。(3)温度对不同规格幼体的耗氧率和排氨率有显著影响(P<0.05), 均随温度的增长, 呈先上升后下降的趋势。其中, A规格和C规格幼体的耗氧率在27℃时, 显著高于18和30℃两组(P<0.05), B规格的在水温24℃时显著高于18和30℃(P<0.05); A规格和B规格幼体的排氨率分别在24和27℃时, 显著高于其他温度组(P<0.05), C规格的在温度27℃时, 显著高于18和30℃两组(P<0.05); 温度对A规格幼体的O/N值有显著影响(P<0.05), 而对B规格和C规格的幼体无显著影响(P>0.05)。(4)虎斑乌贼幼体的窒息点为0.84—1.62 mg/L, 随着体重的增加而逐渐降低。     

温度和盐度对青蛤孵化及幼虫、稚贝存活与生长变态的影响

在9个温度梯度(10-34℃)和10个盐度梯度(盐度3‰-50‰)条件下,研究了温度和盐度对青蛤孵化及幼 虫、稚贝生存与生长变态的影响。结果表明,青蛤孵化和浮游幼虫生长的适温范围为24-32℃,最适温度均为26- 30℃,稚贝生长的适温范围为22-32℃,最适温度为24-30℃。在最适温度下,D形幼虫变态率达80．7％-88．2％, 浮游幼虫和稚贝的存活率分别为86．2％-88．7％和81．5％-84．0％;孵化及浮游幼虫的生长适宜盐度为15‰- 30‰,稚贝为10‰-35‰,最适盐度均为20‰-25‰。在最适盐度下,D形幼虫的成活率、变态率、生长速度皆最高, 分别达到86．9％、77．5％和9．38×11．0μm/d,匍匐幼虫经14-14．5d发育至双管期稚贝,至双管期稚贝的成活率 82．5％-85．0％,日平均生长达13．1μm以上。与大多数滩涂贝类一样,青蛤属于广温广盐性贝类,且稚贝对低盐的 适应能力强于对高盐的适应能力。