中国渤海湾滩涂极端嗜盐绿色杜氏藻生物学特性研究_二_
秸秆,米糠发酵液对极端嗜盐绿色杜氏藻生长的影响
1 藻种及培养
极 端 嗜盐 绿色 杜 氏藻取 自渤 海 湾滩 涂 ,经饱 和 卤
品、 医药 保 健 、 化工 和养 殖业 中有 独特 经 济价 值 的海 洋 水纯 种分 离后 得 到 ,藻 种保 存 于 2 5 。B e 的卤水 中 。 微藻, 具 有极 大 的开发 应用前 景 。 藻类 是 鱼类食 物链 的 培养 液是 用取 自中 国渤海 湾滩 涂天 津长 芦 盐 区的 天然 基础 , 鱼类 的天然 饵料 , 一般 都 直接 或间 接 的来 自浮 游 饱 和 卤水 与蒸 馏水 兑成 ,所用 的饱 和 卤水 经沉 淀并 用 h , 冷 却后 待 藻类 。 由于具 有蛋 白质 含量 高 、 体 内活性 物质 较 多 、 能 脱 脂 棉进 行过 滤放 人 高压 灭菌 锅 中灭 菌 1 5 0 m L锥形 瓶 ,将 其 煮沸消 毒并移 取 1 0 0 在极 端环 境 中存活 等 生物 特性 ,极 端 嗜盐绿 色 杜 氏藻 用 。培养 用 2 L培养 液 , 再将 处 于对数 生 长期 的极 端 嗜盐 绿色 杜 氏 直是 海 水养 殖 的重 要天 然饵 料 。水产 养殖 一 般是 通 m 过施 化学 肥料 繁殖 藻 类 为鱼类 提供 饵料 , 然而 , 多余 的 藻藻 种 分别接 种 于各 培养 液 中 ,使 得 每瓶 中原 始 藻种
J i a n g s u S a l t S c i e n c e &T e c h n o l o g y
第 1 期
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用 。 比较 图 l 和 图 2可看 出在 相 同环境 下米 糠 发酵 液 研究的营养强化剂能极大地促进绿色杜氏藻的生长和 要 比秸 秆更 能促 进杜 氏 藻生长 。由前 期试 验结 果 , 第 二 繁殖 , 本 文便用 发酵 液对绿 色杜 氏藻 的培 养进行探 索 j 生 阶段 的试验 将 发 酵 液 的含量 定 为 0 . 5 mL / 1 0 0 m L , 在别 的研讨 , 结果 表 明一 些物 质的发酵 液能极 大地促进 绿 色 的条 件不 变 的情 况下 只改 变培 养液 的盐 度对 绿 色杜 氏 杜 氏藻的生 长 。 这 可能是 因为微生 物发酵 能 明显 提高秸 藻进 行培养 , 图3 , 4 便 是第 二 阶段 的培养 结果 。从 图 3 秆 和米糠 的粗蛋 白、 粗脂 肪及 维生 素含 量 , 提 高 了它们 中可 看 出相 同含 量下 的秸 秆发 酵液 中培养液 的盐 度越 的 营养 价值 , 成分 发生 了有 益 的变 化 : 各种 消化酶 活性 、 高越 能促 进绿 色 杜 氏藻 的生长 , 盐度 1 5 。B e 时绿 色 粗蛋 白含量 、 粗脂肪 含量及 维生 素 的含量 和其他未 知促 杜 氏藻 的生长 量 最高 。 图 4中可看 出在相 同含 量下 的 生长因子的含量都大大增加 , 极大 的提高了成分的转化 米糠 发 酵液在 盐 度不 同 的培养 液 中绿 色杜 氏 藻 的生长 率 , 这 些 营养 物质促 进 了绿 色杜 氏藻 的生 长 。通 过对一 情况 与秸 秆发 酵 液相 仿 , 盐度为 1 5 。B e 时 能极 大地 些 常见 的可 大量 获得 的物 质对 其 进行 发 酵处 理使 之 成 促进 绿 色杜 氏藻 的生 长 。 由图 3和 图 4比较 可看 出在 为培养 杜 氏藻 的营养强化 剂 , 并用 杜 氏藻进行海 洋水 产 相 同环境 下米 糠 发酵 液要 比秸 秆发 酵 液更 能促 进 绿 色 品的养殖 , 一方面极大地提高了杜氏藻养殖及水产养殖
杜氏盐藻纯化及生物学特性研究
安徽农业大学硕士学位论文杜氏盐藻纯化及生物学特性研究姓名:汪本凡申请学位级别:硕士专业:微生物学指导教师:唐欣昀20040501由{J_二盐藻无固定的纤维质细胞壁,仅有一层糖蛋白包裹,所以经酶处理后,细胞呈圆形(图3—18);而在自然条件下,活动的细胞呈梨形、椭圆形或长颈形(图3—19)。
图3—18杜氏盐藻原生质体的显微观察Fi93-18MicmsI:opicobservationOrtlleprmopl骶tofAIstmin图3—19杜氏盐藻细胞的显微观察F{g3-19Micmsc叩icobservalionofthcccIIol’AI虬min用不同的蛋白酶酶解藻细胞60min后的原生质体产率如表3.25所示。
由表3.25可知,利用蛋白酶制备盐藻原生质体,链霉蛋白酶效果最好,原生质体得率最高。
利用木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和蛋白酶K酶解藻细胞的原尘质体得率均低于链霉蛋白酶。
以链霉蛋白酶为作用酶配制不同浓度的酶解液,酶解l小时后,计算原生质体得率。
原生质体得率随酶浓度变化趋势如图3.20所示。
由图3.20分析可知,400mg-L。
的链霉蛋白酶效果最佳,原生质体得率最高。
用链霉蛋白酶各处理30、60、90、120、150min后的得到原生质体产率如表3.26所示。
出表可知,酶解1小时,原生质体得率最高。
酶解30min后,大部分藻细胞仍呈自然条件下的形态,产率低;而酶解90、120和150min后,原生质体均有不同程度的破碎,得率下降。
表3—25不同蛋白酶对盐藻原生质体得率的影响Tab.3-25EffhIofdi腩咖tprotein船es0n哪ioofyieMofpmtopl舾tofAlstra.n芏I至[J晦原生质体产牢(%)木瓜蚩[』浆胃饿rl晦监山酶K链礤£li山酶20.11932I.224.7。
杜氏盐藻信号传导机制研究
杜氏盐藻信号传导机制研究盐藻是一种生存于极端环境下的无细胞壁的单细胞真核绿藻,开发和利用盐藻的耐盐基因资源对于提高农作物的抗盐能力也具有重要意义。
本文概述了盐藻细胞信号传导和耐受盐胁迫的机制。
标签:盐藻信号传导盐藻又名杜氏藻,是一种单细胞真核藻类,属于绿藻纲团藻目,杜氏藻科,杜氏藻属。
盐藻没有细胞壁,原生质外仅有一层糖蛋白组成的外膜。
细胞中的主要细胞器是一个大的杯状叶绿体,体积约占细胞的一半。
细胞前方有两根等长的鞭毛,可以游动。
细胞核位于细胞内的前部,具有双层核膜,核内是典型的核仁。
此外,还具有线粒体、高尔基体、内质网、液泡等细胞器。
盐藻可行无性和有性繁殖,无性繁殖时细胞纵裂为二,类似于原核细胞;有效繁殖为同配方式。
盐藻还具有生长快,世代短、培养时不易被其它生物污染的特点。
因此,盐藻已日益受到了人们的高度重视,人们希望通过对盐藻的研究,了解并获得盐藻与耐受胁迫相关的特异基因,得到各种宝贵的抗逆基因资源,用于通过转基因手段提高高等植物对逆境的耐受能力。
杜氏盐藻是杜氏藻中的一种,它能够在大约0.05 mol/L到饱和(5.5 mol/L 左右)NaCl浓度的广泛盐度范围内生长。
甘油是杜氏盐藻在不同的盐度环境中生存的重要渗透物质,甘油的合成牵涉到两种特殊的酶,NAD~+为辅酶的3-磷酸甘油脱氢酶(G3PDH)和3-磷酸甘油磷酸酶(G3PP),而相反的途径甘油的异化牵涉到NADPH为辅酶的二羟基丙酮还原酶(DHAR)和一种二羟基丙酮激酶(DHAK)。
Ca是细胞内普遍存在的第二信使,在由细胞表面的环境刺激而引起的渗透信号的传导过程中起作用。
盐藻能耐受外界盐浓度的剧烈变化,具有很强的耐盐性,可在含0.05-5.5 mol/L NaCl的培养液中生存,是迄今发现的最耐盐的真核生物。
同时,盐藻对光照(70-1900 μmol quanta.m-2.s-1)、环境pH、温度、营养等变化造成的胁迫也有很好的耐受性。
杜氏藻的特性及其开发应用前景
杜氏藻的特性及其开发应用前景杨淑芬1,夏燕青2,戴 静1(1.兰州大学资源环境学院,甘肃兰州730000;2.中国科学院兰州地质研究所,甘肃兰州730000) 摘要:综述了杜氏藻的基本特性及其开发应用的现状和前景。
由于杜氏藻体内含有大量的β-胡萝卜素、蛋白质、甘油、氨基酸、脂肪、碳水化合物、维生素等多种营养成分,以及其独特的生理特性,在医药、食品、养殖业、化工、轻工等领域得到越来越广泛的应用和重视。
关键词:杜氏藻;多种营养成分;应用现状和前景中图分类号:S932.7 文献标志码:A 文章编号:1005-8141(2009)03-0241-04Ch aracteristics and Application Foreground of Dunaliella Sp.Y ANG Shu -fen 1,XI A Y an -qing 2,DAI Jing 1(1.C ollege of Earth and Environmental Science ,Lanzhou University ,Lanzhou 730000,China ;nzhou Institute of G eology ,Chinese Academy of Sciences ,Lanzhou 730000,China )Abstract :An review on Dunaliella sp.′s basic characteristics combined with its present situation and prospect was stated in the paper.As Dunaliella sp.was com posed of plenty of β-carotene ,protein ,glycero ,amino acid ,carbohydrate ,vitamin and s ome other nutritional com ponents ,added to the particular physiological characteristics ,it was widely used in medicine ,foodstu ff ,culturist ,chemical industry ,light industry et al ,and that it palyed a m ore and m ore im portant role in these fields.K ey w ords :Dunaliella sp.;multiplicate and nutritional com position ;application actuality and foreground 收稿日期:2009-01-06;修订日期:2009-02-17第一作者简介:杨淑芬(1982-),女(白族),云南省大理人,硕士研究生,主要从事油气地球化学和生烃模拟的研究工作。
卤水Na +/Mg 2+,Cl -/SO4 2-比值对极端嗜盐绿色杜氏藻生长的影响
Ke od : H loeat u l i l vr i;N Mg ; 1/ O ; rf i e ae yw rs a t r nae a ids a / C 一 S : at c l aw tr o l n D ll i i as i
1 前 言
比率影 响杜 氏藻生 长和 J B一胡萝 卜 的含 量 。 目前 素 认为 , 阳离 子和 阴 离子 对 杜 氏藻 生 长 可 能存 在 相 互
e a nllel ii s,a d frh ra a y e he mo ts tbl h m ity e vr nme tt h o h r ntDu a ila vrdi n u t e n lz st s ui e c e sr n io a n o t e g  ̄ r
ZHANG u F .L U n h i I To g u
( .Taj nvr t o c neadT c n l y Taj 0 4 7, hn ; 1 i i U i sy f i c n eh oo , in n3 0 5 C ia nn e i S e g i
2 .We a gS lId s yC mpn , i n h n og2 4 ,C ia i n a n ut o a y We a gS a dn 6 hn ) f t r f 1 1 0
第3 9卷
第 5期
盐业 与化 工
J un l fS l a d C e c lId s o r a o at n h mia n u t  ̄ 31
21 0 0年 9月
卤水 N + Mg , 1 / O 一 比 值 对 a / C一 S
极 端 嗜 盐 绿 色 杜 氏藻 生 长 的影 响
张 福 刘 同慧 ,
一株杜氏藻的分子鉴定与耐盐特性研究
万方数据
宁波大学硕士学位论文
一株杜氏藻的分子鉴定与耐盐特性研究
摘 要
杜氏藻属( Dunaliella )是绿藻门的一类重要经济微藻,可以用来生产 β - 胡 萝 卜 素和 甘油等 产品 。杜氏藻属的 大多数 物种 极端耐盐 ,可以 在 含 0.05~5.50M NaCl 的培养液中生长,因此是研究植物耐盐机制的 良好实验材料。 本论文首先利用核基因 ITS 序列和叶绿体基因 rbc L 序列确定了一株杜氏藻 的分类地位,再比较了不同 NaCl 浓度对该藻的生理生化特性、几种碳氮代谢酶 活性及其基因表达的影响。旨在确定该藻的正确种属地位,筛选出适合该杜氏 藻生长的 NaCl 浓度条件及该藻碳氮代谢酶对不同 NaCl 浓度的响应,从而为藻 类耐盐机制提供更多资料。 ( 1 )对该藻进行了 ITS 序列和 rbc L 序列的克隆与序列测定, 结果表明该藻 株 D3 与 GenBank 数据库查找的 23 株 杜氏藻的 ITS 序列 之间的遗传距离 在 0.026~0.136 之间,与 21 株杜氏藻的 rbc L 序列之间的遗传距离在 0.005~0.060 之 间 , 由 遗 传 距 离 和 聚 类 图 结 果 推 断 该 杜 氏 藻 株 D3 应 该 是 绿 色 杜 氏 藻 ( D. viridis )。 ( 2 )比较了 4 种 NaCl 浓度对绿色杜氏藻的生长、叶绿素含量、蛋白质含 量、总脂含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明 1.00M NaCl 培养绿色杜氏藻 生长最快,培养至 10d 时, 0.44M 、 2.00M 和 3.00M NaCl 培养藻细胞密度分别 是它的 85.9% 、 93.2% 和 80.7% ;该绿色杜氏藻叶绿素含量和 可溶性蛋白含量均 为 1.00M NaCl 培养最高;总脂含量在 0.44~2.00M NaCl 范围内随盐度升高而增 加, 2.00M NaCl 培养总脂含量占干重的 22.3% ;叶绿素荧光参数 F v /F m 、 Ф PSII 和 q p 在高盐( 3.00M NaCl )培养显著降低,而 NPQ 则升高。 ( 3 )比较了 4 种 NaCl 浓度对绿色杜氏藻的碳固定酶——核酮糖 -1,5- 二磷酸 羧 化 酶 / 加 氧 酶 ( ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase , Rubisco ) 和 CO 2 转 化酶 —— 碳酸酐酶 ( CA )活性及其基因表达的影响。结果表明 绿色杜 氏 藻的 Rubisco 初始活力和总活力都是在 1.00M NaCl 培养最高,随着 NaCl 浓度升 高其活力下降,到 3.00M NaCl 时分别降为最高值的 37.33% 和 26.39% 。在转录 水平上, Rubisco 大小亚基—— rbc L 和 rbc S 分别在 1.00M 和 2.00M NaCl 组表 达量最高。胞外碳酸酐酶在 0.44~2.00M NaCl 范围内,随着 NaCl 浓度增加 CA
基于生物质能源的杜氏藻海水室外周年养殖
基于生物质能源的杜氏藻海水室外周年养殖随着世界能源需求的日益增长和化石燃料的逐渐枯竭,越来越多的科学家和能源专家开展了对可再生能源的研究和应用。
生物质能源是其中一种具有巨大发展潜力的可再生能源,它代表了一系列可生物降解的天然有机物材料,如木材、秸秆、米秆、植物废弃物等。
海洋生态系统又是世界上最大的生态系统之一,其中含有大量的生物质资源。
如何充分利用海洋的生物质资源,成为了近年来的研究重点。
杜氏藻是一种海水藻类绿色植物,可以快速增殖,拥有高蛋白、高脂肪的特点。
因此,杜氏藻受到了越来越多人的关注,成为了最有前途的环境友好型生物质资源。
利用杜氏藻进行生物质能源的开发具有广泛的应用前途。
在这篇文章中,我将探讨利用杜氏藻进行海水室外周年养殖的可行性和有效性。
一、杜氏藻的特点杜氏藻属于海水绿色微藻,为单细胞有鞭毛类植物,细胞直径为4-40μm,是全球最主要的一类浮游植物,广泛分布于海洋和淡水中。
它具有易于分离、高密度培养、高生产率、快速生长、对各种培养条件适应性强、通透性高、抗压力等特点。
杜氏藻含有丰富的营养成分,如优质的蛋白质、糖类、脂质和多种微量元素等,尤其是含油量达到50%以上,可以被用于生产生物柴油、生物氢气等新型能源。
此外,杜氏藻还是一种温和的寄生生物,对宿主的伤害最小,因此可以用于水产养殖。
二、杜氏藻的海水室外养殖杜氏藻的核心问题是如何实现大规模养殖,这需要开展一系列的研究工作。
其中,海水室外养殖是最具成效的养殖方法之一,也是目前研究的主要方向。
优势在于无需进行水质调节或再利用,具有成本低廉、养殖规模可自由扩大等优点。
(一)养殖环境的选址和构建杜氏藻养殖需要选择适合生长的光照强度和养殖底土,因此养殖环境的选址非常关键。
大多数研究表明,杜氏藻对光照适应性强,对光强的正常要求范围为120-200μmol.m^-2.s^-1。
养殖底土可以采用泥炭、渣土、石灰石、木屑、废弃麦秆、稻草、农家肥等,对水质污染小,可降解性强等优点。
15株杜氏藻形态与生理生化特征分析
试验研究农业开发与装备 2021年第12期15株杜氏藻形态与生理生化特征分析宋 韡1,徐 璐2,汤丽群2,陈庆彬1*(1.山西体育职业学院,山西太原 030006; 2.山西大学生命科学学院,山西太原 030006)摘要:杜氏藻是绿藻门一类独特的嗜盐单细胞功能微藻,已广泛应用于食品、医药、工业等领域,具有广阔的开发前景。
研究以15株不同的杜氏藻为研究对象,利用经典的生理生化测定方法测定5种不同的生理生化指标,挖掘其中的特色藻株。
藻细胞的叶绿素、类胡萝卜素、β-胡萝卜素含量均随培养时间的增加而增加,D.primolecta中β-胡萝卜素含量最高,可用于医药业中β-胡萝卜素的生物反应器,D.viridis中多糖含量最高,可用于工业领域藻多糖的生产与开发,Dunaliella sp中牻牛儿基焦磷酸合酶的酶活力最强,总酶活与其β-胡萝卜素含量正相关。
研究结果将为特色藻株的筛选、功能的开发、特色资源的定向选育奠定基础。
关键词:杜氏藻;生理生化;特征分析0 引言杜氏藻(Dunaliella)简称盐藻,属于绿藻门、绿藻纲、杜氏藻科、杜氏藻属[1],是一类单细胞嗜盐微藻[2]。
属于光合自养型生物[3],可合成叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、β-胡萝卜素等多种色素。
当前,杜氏藻在生物医药、食品加工、生物柴油等领域的商业开发潜力巨大,可生产天然的、产量可观的β-胡萝卜素、甘油、藻多糖、多不饱和脂肪酸、多种活性酶类、维生素等等高附加值产品[4]。
此外,杜氏藻还具有固定碳的作用,能够有效地减缓温室效应[5],因此,杜氏藻也成为生产生物质能的研究热点[6]。
然而,目前国内外对于杜氏藻属的研究多仅限于模式藻种或少数常见藻种的形态学鉴定、耐盐机制和系统发育或分类学研究[7],对于不同来源、不同品系的杜氏藻生理生化特征的研究却很少。
本研究对15株杜氏藻株进行5个典型的生理生化指标测定,研究结果将为特色藻株的筛选、功能的开发、特色资源的定向选育奠定基础。
中国沿海贪食共生藻的形态、超微结构和分子特征
第40卷㊀第2期应用海洋学学报Vol 40,No 2㊀2021年5月JournalofAppliedOceanographyMay,2021中国沿海贪食共生藻的形态㊁超微结构和分子特征张㊀薇1,罗肇河1,高㊀越2,顾海峰1∗㊀收稿日期:2019⁃10⁃24㊀基金项目:福建省自然科学基金资助项目(2019J05150);国家自然科学基金资助项目(41676117)㊀作者简介:张薇(1993 ),女,硕士研究生;E⁃mail:zhangwei@tio.org.cn∗通讯作者:顾海峰(1971 ),男,博士,研究员;E⁃mail:guhaifeng@tio.org.cn(1.自然资源部第三海洋研究所,福建厦门361005;2.厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室,福建厦门361005)摘要:共生藻属(Symbiodinium)主要指一类与无脊椎动物或原生生物共生的甲藻,是热带和亚热带海洋生态系统常见物种㊂本研究从中国沿海和一艘停靠在厦门港的货轮压舱水中分离出了4株贪食共生藻(Symbiodiniumvoratum)㊂贪食共生藻运动细胞较小(长9.7ʃ1.3μm,宽8.7ʃ0.9μm),能够产生不动细胞(直径11.4ʃ0.3μm)和二分裂细胞(直径12.2ʃ0.6μm)㊂扫描电子显微镜下运动细胞顶部有一个单线长甲板型顶沟复合体(ElongateApicalVesicle,EAV),其甲板方程式为x,EAV,4ᶄ⁃5ᶄ,5a⁃6a,9ᶄᶄ,?s,?c,6ᶄᶄᶄ,2ᶄᶄᶄᶄ㊂透射电子显微镜显示其具有E型眼点㊁单茎的大淀粉核㊁扁平囊泡组成的高尔基体和三层膜组成的叶绿体类囊体㊂4株贪食共生藻的核糖体基因(SSUrDNA,ITS和LSUrDNA)㊁cp23S和cob序列完全一致㊂利用最大释然法和贝叶斯方法构建的基于LSUrDNA序列的系统发育树显示:中国沿海和世界其他地方的贪食共生藻很好的聚类在一起,共同组成系群E㊂中国株系和其他地方贪食共生藻的遗传分化很小,显示它们之间有频繁的基因交流㊂关键词:海洋生物学;甲藻;贪食共生藻;形态分类;分子特征DOI:10.3969/J.ISSN.2095⁃4972.2021.02.002中图分类号:P735文献标识码:A文章编号:2095⁃4972(2021)02⁃0189⁃11㊀㊀共生藻属(Symbiodinium)主要指一类与无脊椎动物或原生生物共生的甲藻,是热带和亚热带海洋生态系统常见物种[1⁃2]㊂其中最常见的是与珊瑚共生的种类,与珊瑚的共生关系是维持珊瑚存活和生长的关键,因此得以被广泛而深入的研究[3⁃4]㊂Freudenthal(1962)首次描述了共生藻属,并且认为所有共生的甲藻都是微小亚德里共生藻(Symbiodin⁃iummicroadriaticum)[5],但是后来的研究表明甲藻许多物种的生活史都涉及共生阶段,例如:前沟藻属(Amphidinium)㊁原甲藻属(Prorocentrum)㊁梨甲藻属(Pyrocystis)㊁斯克里普藻属(Scrippsiella)㊁黏球藻属(Gloeodinium)和单沟藻属(Pelagodinium)的部分物种[6⁃9]㊂共生藻属最早因为其生活史共生阶段的细胞呈球形被划分到共生藻科[10],后来Moestrup等(2009)依据其模式种微小亚德里共生藻和最近报道的自在共生藻(Symbiodiniumnatans)具有E型眼点(TypeEsensuMoestrup&Daugbjerg,2007:由一系列砖墙状排列具有膜结构的水晶泡组成且位于叶绿体体外部)和单线长甲板型顶沟复合体(ElongateApicalVesicle,EAV)建议将其划归到修斯藻科[11]㊂由于大部分共生藻属物种不易体外培养或者因为与无脊椎动物或原生生物长期共生使得其本身形态特征并不显著或者容易变形,很难运用传统的形态学来定义和描述它们[12⁃14]㊂基于核糖体大亚基(LargeSubunitRibosomalDNA,LSUrDNA)和叶绿体核糖体(ChloroplastRibosomalDNA,cp23S)序列的系统发育研究形成了普遍认可的以系群(Clade)为阶元的共生藻属进化遗传学分类系统[12,15⁃16]㊂共生藻属目前包含A-I共9个系群,每个系群基于转录间隔区(InternalTranscribedSpacer,ITS)系统发育又可细分为多个亚系群[17]㊂LaJeunesse等(2012)基于综合的进化遗传学证据定义了两个新的共生藻:微小共生藻(Symbiodiniumminutum)和嗜冷共生藻(Symbiodiniumpsygmophilum),并且建议推广进化遗传学分类系统作为未来定义新共生藻属物种的方法[13]㊂进化遗传学分类方法虽然解决了共㊃190㊀㊃应用海洋学学报40卷生藻属部分分类学问题,但依然没有形成一个公认的物种命名系统㊂目前仅微小亚德里共生藻㊁自在共生藻和贪食共生藻具有形态和超微结构描述,而多毛共生藻(Symbiodiniumpilosum)㊁川口共生藻(Symbiodiniumkawagutii)㊁戈罗共生藻(Symbiodini⁃umgoreauii)和林奇共生藻(Symbiodiniumlinucheae)仅具有超微结构描述,另外还有8个种(Symbiodini⁃umbermudense㊁Symbiodiniumcariborum㊁Symbiodini⁃umcorculorum㊁Symbiodiniummeandrinae㊁Symbio⁃diniummuscatinei㊁Symbiodiniumpulchrorum㊁Symbio⁃diniumglynnii和Symbiodiniumtrenchi)没有形态学描述[8,18⁃20]㊂贪食共生藻是一种既可以和珊瑚共生又可以自由生活的共生藻,在西北㊁西南和东北温带太平洋地区以及地中海均有报道[21⁃22],但直到最近才被正式命名[23]㊂Jeong等(2014)收集了来自世界各地的共生和自由生活的系群E共生藻株系,基于形态学和分子生物学方法证明了它们属于同一个种 贪食共生藻[23]㊂研究表明来自世界各地的贪食共生藻株系的核糖体基因(LSUrDNA,ITS和SSUrDNA)㊁cp23S和线粒体细胞色素b基因(MitochondrialCy⁃tochromeb,cob)序列高度一致[23]㊂这些来自细胞内不同位置(细胞核㊁叶绿体和线粒体)的基因常被用于共生藻属物种多样性和生态学研究的标记基因,它们的一致说明不同地理种群的贪食共生藻之间存在不间断的基因交流或者它们具有共同的起源直到近代才因为自然或者人为因素分散到世界各地,但是目前还没有直接的证据来证明这些推断㊂基于SSUrDNA序列的系统发育结果,一株分离自胶州湾的Symbiodiniumsp.(株系G15)首次被鉴定为 自由生活 的共生藻[24]㊂后来的研究推测其也是贪食共生藻[23],但是目前还没有相应的形态和超微结构证据㊂我们从中国沿海以及一艘停靠在厦门港的货轮压舱水的底部沉积物中分离出了4株贪食共生藻,运用光镜㊁扫描电子显微镜㊁透射电子显微镜对它们的形态和超微结构进行了细致的研究,并且结合核糖体基因㊁cp23S和cob序列差异和(或)系统发育来讨论世界各地贪食共生藻的遗传进化和人类活动的辅助传播㊂1㊀材料与方法1.1㊀样品采集和培养株系SCXM82分离自厦门港表层海水㊂采集到的海水经100μm筛绢过滤并且收集滤过液(小于100μm)㊂在奥林帕斯BX51显微镜(Olympus,To⁃kyo)下寻找并挑取单个甲藻细胞到预装有f/2⁃Si海水培养基[25]的96孔细胞培养板㊂样品在20ħ㊁90μmol/(m2㊃s)光照和12hʒ12h光暗循环(标准培养条件)下培养富集㊂株系GLN和株系SymND由厦门大学海洋微型生物保种中心(CCMA)提供,并且在f/2⁃Si培养基和标准条件下培养㊂株系XING分离自一艘停靠在厦门港货轮压舱水的底部沉积物中的不动细胞,并且在f/2⁃Si培养基和标准条件下培养㊂样品具体采集时间地点见表1㊂表1㊀贪食共生藻株系㊁采集地点和时间Tab.1㊀StrainsofSymbiodiniumvoratum,sitesandtimeofcollection株系采集地点采集时间北纬东经GLN黄海2013年1月36ʎ03.49ᶄ120ʎ15.72ᶄSymND东海2013年2月26ʎ37.91ᶄ119ʎ45.28ᶄSCXM82东海2009年12月24ʎ26.01ᶄ118ʎ04.79ᶄXING压舱水2004年5月1.2㊀光镜观察利用装备有微分干涉光源(DIC)和AxiocamHRc数码相机的蔡司显微镜(CarlZeiss,Göttingen,Germany)观察并拍摄贪食共生藻的不动细胞㊁对数生长期的运动细胞和二分裂状态的细胞(DoubletCell)㊂运用蔡司软件系统(AxiovisionSoftwareV4.8.2)在拍摄到的高分辨率图上对细胞进行大小测量,株系GLN和XING分别量取50个细胞㊂1.3㊀扫描电子显微镜观察取1mL对数生长期细胞与无菌海水配制的锇酸(2%,体积占比,下同)等体积混合在20ħ下避光隔夜固定㊂将自然沉降下来的细胞滴加到涂有左旋多聚赖氨酸(分子量70000 150000,Sigma)的盖玻片上,静置30min以便细胞粘附在盖玻片上㊂样品先后经过无菌海水㊁50%无菌海水和Mill⁃Q水各浸泡10min除去盐分,然后乙醇梯度脱水(10%㊁2期张㊀薇,等:中国沿海贪食共生藻的形态㊁超微结构和分子特征㊃191㊀㊃30%㊁50%㊁70%㊁90%和3次100%,每次10min)㊂样品经过K850临界点干燥仪(Quorum/Emitech,WestSussex)干燥㊁喷金,最后在LEO1530扫描电子显微镜(Zeiss/LEO,Oberkochen)下观察拍照㊂1.4㊀透射电子显微镜观察取戊二醛(TedPella,Redding,CA)缓慢加入到20mL对数生长期藻液中(终浓度2.5%),20ħ固定3h㊂离心(4000r/min,10min)收集细胞并用无菌海水洗涤3次,每次10min,然后加入1%无菌海水配制的锇酸在4ħ避光隔夜固定㊂离心(4000r/min,3min)收集细胞并且用无菌海水洗涤3次,每次10min㊂样品经乙醇梯度脱水(10%㊁30%㊁50%㊁70%㊁90%和3次100%,每次10min),然后用Spurr包埋剂包埋[26]㊂包埋块经EMUC7超薄切片机(Leica,Vienna)切片,然后乙酸双氧铀和柠檬酸铅染色,最后在JEOLJEM⁃1400透射电子显微镜(JEOL,Tokyo)下观察拍照㊂1.5㊀DNA提取㊁序列扩增和测序取大约20mL对数生长期藻液室温下离心(13400r/min,10min)收集细胞㊂用MiniBESTU⁃niversalDNAExtractionKit(Takara,Tokyo)试剂盒按其说明书步骤提取样品总DNA㊂LSUrDNA(D1⁃D6区)序列扩增引物为D1R[27]和28⁃1483R[28]㊂SSUrDNA序列扩增用真核生物通用引物PrimerA和PrimerB[29]㊂50μL聚合酶链反应(PCR)体系:1ˑPCR缓冲液,4种脱氧核糖核酸各0.2mmol/L,正反方向引物各0.2μmol/L,10ng模板DNA和1U的ExTaqDNA聚合酶(Takara,Tokyo)㊂PCR反应程序:94ħ预变性10min;然后30个循环扩增,每个循环包括94ħ变性1min,45ħ退火50s,72ħ延伸1min;最后72ħ延伸10min㊂ITS(ITS1⁃5.8S⁃ITS2)序列扩增引物为ITSA和ITSB[30]㊂除了退火温度改为50ħ外,PCR反应体系和程序和前述LSUrDNA序列扩增方案相同㊂cp23S和cob序列分别按照Santos等(2002)和Zhang等(2005)提供的引物和反应程序进行扩增[31⁃32]㊂以上PCR产物经过纯化后送生工生物工程(上海)股份有限公司,利用ABIPRISM3730XL测序仪(AppliedBiosystems,FosterCity,CA)双向直接测序㊂1.6㊀序列处理和系统发育分析中国沿海贪食共生藻的LSUrDNA序列和基因库(Genbank)上下载的其他共生藻的序列首先经过MAFFTV7.110[33]在线系统在L⁃INS⁃I方案[34]下进行比对,然后用BioEditV7.0.5人工切除头尾多余的序列[35]㊂对于贝叶斯(BayesianInference,BI)系统发育,我们首先采用jModelTest2V2.1.4[36]在Akaike信息准则(AIC)下选择最优进化模型,然后运用MrBayes3.2[37]和选出的最优模型(TIM3+I+G)来构建系统发育树㊂4条马尔可夫链蒙特卡尔分析(MCMC,3条热链1条冷链)同时运行1ˑ106代,每100代取样一次㊂马尔可夫链蒙特卡尔的收敛利用AWTY在线工具的累积函数来作图形化的评估[38],并且分析每个分支的后验概率(PosteriorProbability,PP)值㊂最大似然法(MaximumLikeli⁃hood,ML)系统发育树利用T⁃REX网站[39]上的RaxMLV7.2.6[40]进行构建,并运行1000次自展分析来衡量分支的节点支持率㊂ITS和基因库(Genbank)上下载的其他地区的贪食共生藻序列同样经过MAFFTV7.110[33]在线系统比对,然后运用PAUP∗4b10软件[41]来计算不同地理株系间的遗传距离(未校正P距离)㊂SSUrDNA㊁cp23S和cob序列和基因库上下载的其他地区贪食共生藻的对应序列用DNAman(Version6.0,LynnonBiosoft)进行比对并且计算相似度㊂2㊀结果与讨论2.1㊀形态和超微结构贪食共生藻SymbiodiniumvoratumJeong,Lee,Kang&LaJeunesse的形态和超微结构见图1 4㊂3株贪食共生藻(SCXM82,GLN,GymND)分离自中国沿海水体,1株(XING)采集自一艘停靠在厦门港的货轮压舱水的底部沉积物(表1)㊂株系XING的运动细胞长9.7ʃ1.3μm,宽8.7ʃ0.9μm(n=50);球形不动细胞直径11.4ʃ0.3μm;近球形二分裂细胞直径12.2ʃ0.6μm㊂运动细胞上鞘略大于下鞘,鞭毛长大约是细胞长的1.5倍[图1(a)]㊂细胞核大且呈球形位于上鞘,有一个淀粉核位于细胞核下方[图1(b)㊁(c)]㊂眼点位于腹面纵沟位置[图1(c)]㊂细胞常在一个很小范围内旋转,几个月甚至半年不更新培养基都可存活㊂在培养液底部常见许多不动细胞[图1(d)]和二分裂细胞[图1(e)],且它们都有一个明亮的红色体,培养条件下未见四分裂和八分裂细胞㊂在扫描电子显微镜下对株系XING㊁GLN和GymND进行观察和拍照,它们均显示出相似的甲板排列㊂运动细胞上鞘呈球形,下鞘从背腹面看略微不对称[图2(a)㊁(b)]㊂一个单线长甲板型顶沟复合体位于细胞顶部[图2(c)至(g)],顶沟复合体中心有大约13个球形突起(Knob)[图2(c)㊁(d)]㊂一块方形的小板(X板)位于顶沟复合体的腹面[图㊃192㊀㊃应用海洋学学报40卷2(c)至(g)]㊂运动细胞具有5块顶板(ApicalPlate),一些细胞(大约16%)的甲板2ᶄ和3ᶄ可能融合成一块[图2(f)㊁(g)]㊂细胞具有9块沟前板(PrecingularPlate)和6块前间插板(AnteriorInter⁃calaryPlate)[图2(a)㊁(b)㊁(c)㊁(g)]㊂甲板3a㊁4a和5a可变,极少量细胞(大约1%)的甲板4a和5a合并成一块,而3a则可能分裂成两块(未列出)㊂横沟(Cingulum)和纵沟都很宽[图2(a)]㊂横沟位于细胞中部,由两排五边形甲板组成,下旋大约一个横沟宽度[图2(a)㊁(i)]㊂鞭毛孔位于纵沟位置,鞭毛孔之间有一个捕食茎(Peduncle)[图2(h)]㊂下鞘由6块沟后板(PostcingularPlate)和2块底板(AntapicalPlate)组成[图2(j)至(l)]㊂2块纵沟板(sp和s)清晰可见,另外还有一块(s?)仅露出了一部分[图2(l)]㊂图3画出了中国沿海贪食共生藻典型的甲板排列示意图㊂图1㊀贪食共生藻(株系XING)光镜图片Fig.1㊀LightmicrographsofSymbiodiniumvoratum(strainXING)(a):运动细胞腹面观,示纵沟鞭毛(箭头);(b):运动细胞背面观,示椭圆形细胞核(N)和单茎的淀粉核(Py);(c):细胞侧面观,示眼点(箭头)和淀粉核(Py);(d):不动细胞,示红色体(箭头);(e):二分裂细胞,示红色体(箭头)㊂㊀㊀在透射电子显微镜下对株系XING和GLN进行观察和拍照,它们均显示出相似的超微结构㊂横切面和纵切面显示有许多形状不规则的叶绿体分布在细胞周围[图4(a)至(c)]㊂细胞核位于细胞上鞘,内含许多染色体;油滴和线粒体随机散落于细胞内部[图4(a)㊁(b)]㊂1个外包淀粉鞘的单茎大淀粉核(Pyrenoid)位于细胞中上部[图4(a)㊁(c)]㊂周质膜由一层外膜和内部的一系列甲板组成;位于细胞顶端的球形突起清晰可见[图4(d)]㊂眼点在叶绿体外部位于纵沟,由一系列砖墙状排列具有膜结构的水晶泡组成[图4(e)]㊂高尔基体由许多平行排列扁平的囊泡组成,两侧有许多运输囊泡[图4(f)]㊂叶绿体内含平行排列的3层膜组成的类囊体[图4(g)]㊂2.2 分子特征和系统发育本研究分离到的4株贪食共生藻的核糖体基因(SSUrDNA㊁ITS和LSUrDNA)㊁cp23S和cob序列完全一致㊂对于LSUrDNA,它们和胶州湾(株系G15,AY160123部分序列)㊁地中海(株系RCC1521,KF364606)的贪食共生藻序列相同,但和韩国(株系SvFL1,HF568830)㊁英国(株系CC⁃MP421,AY684264)以及美国(株系rt⁃383,KF364605)的贪食共生藻序列分别有1bp㊁1bp以及2bp的差异㊂基于LSUrDNA序列由最大似然法和贝叶斯方法构建的系统发育树显示出相似的分支结构(图5)㊂中国沿海和世界其他地方的贪食共生藻很好的聚类在一起组成系群E,自展分析支持率和后验概率值都达到了最大值(分别为100%和1.00)㊂但是该种和其他类群的距离较远,表明该种为一个完全分化的物种㊂对于ITS(580bp),它们和胶州湾(株系G15,AY160123)㊁韩国(株系SvFL1,HF568830)㊁英国(株系CC⁃MP421,EU074907)㊁日本(株系RIKEN,AB546599)以及美国(株系rt⁃383,AF334659)的贪食共生藻分别有1bp(相似度99.82%)㊁3bp(相似度99.47%)㊁3bp(相似度99.47%)㊁4bp2期张㊀薇,等:中国沿海贪食共生藻的形态㊁超微结构和分子特征㊃193㊀㊃图2㊀贪食共生藻(株系XING)运动细胞扫描电子显微镜图片Fig.2㊀ScanningelectronmicrographsofSymbiodiniumvoratummotilecells(strainXING)(a):腹面观;(b):背面观;(c):顶面观,示EAV型顶沟(箭头);(d)至(f):顶面观,示EAV型顶沟和其周围的板块;(g):顶面观,示X板㊁顶板和间插板;(h):腹面观,示捕食茎(箭头);(i):背面观,示横沟板;(j)㊁(k):底面观,示底板和沟后板;(l):底面观,示纵沟板㊂(相似度99.29%)以及5bp(相似度99.12%)的差异㊂世界各地贪食共生藻株系间基于ITS序列的遗传距离(未校正P距离)为0.0017 0.0087(表2)㊂对于SSUrDNA(序列长度1752bp),它们和胶州湾(株系G15,AY160123)㊁韩国(株系SvFL1,HF568830)㊁英国(株系CCMP421,AF274279)以及美国(株系rt⁃383,AF225965)的贪食共生藻都有2bp(相似度99.89%)的差异,而对于cp23S和cob,它们和世界各地的贪食共生藻序列完全相同㊂中国株系和其他地方贪食共生藻的遗传分化很小,显示它们之间有频繁的基因交流㊂㊃194㊀㊃应用海洋学学报40卷图3㊀贪食共生藻典型的甲板排列示意图Fig.3㊀LinedrawingofthemostcommonpatternthecalplatesofSymbiodiniumvoratum图4㊀贪食共生藻(株系XING)运动细胞透射电子显微镜图片Fig.4㊀TransmissionelectronmicrographsofSymbiodiniumvoratummotilecells(strainXING)(a):纵切面,示细胞核(N)㊁叶绿体(chl)㊁淀粉核(Py)㊁线粒体(mt)和油滴(L);(b):横切面,示细胞核(N)和环绕的叶绿体(chl);(c):横切面,示单茎的淀粉核(Py);(d):纵切面,示甲板(t)㊁甲板间隙(s)㊁外膜(om)和顶部的球形突起(k);(e):E型眼点;(f):高尔基体和两侧的运输囊泡(箭头);(g):叶绿体及其三层膜组成的类囊体(箭头)㊂2期张㊀薇,等:中国沿海贪食共生藻的形态㊁超微结构和分子特征㊃195㊀㊃图5㊀基于核糖体大亚基(LSUrRNA,D1-D2区)序列由最大似然法构建的共生藻属系统发育树Fig.5㊀PhylogenyofSymbiodiniuminferredfromLSUrDNA(D1-D2region)sequencebasedonmaximumlikelihood(ML)单沟藻(Pelagodiniumbéii)选为外源类群;节点的数字是最大似然法的自展分析支持度(左)和贝叶斯的后验概率(右);自展分析支持度小于50或者后验概率小于0.5的以 ⁃ 代替㊂表2㊀基于转录间隔区序列(580bp)的贪食共生藻不同地理株系间的遗传距离(未校正P距离)Tab.2㊀Estimateduncorrectedgeneticdistances(Pvalues)betweendifferentgeographicSymbiodiniumvoratumstrainsonthebasisofITSregionsequences(580bp)株系(采集地点)rt⁃383(美国)SvFL1(韩国)RIKEN(日本)CCMP421(英国)G15(中国)XING/SymND(中国)rt⁃383(美国)0.00000.00170.00170.00350.00870.0069SvFL1(韩国)0.00170.00000.00000.00170.00690.0052RIKEN(日本)0.00170.00000.00000.00170.00690.0052CCMP421(英国)0.00350.00170.00170.00000.00520.0035G15(中国)0.00870.00690.00690.00520.00000.0017XING/SymND(中国)0.00690.00520.00520.00350.00170.00002.3㊀讨论2.3.1㊀形态和超微结构特征㊀目前只有微小亚德里共生藻㊁自在共生藻和贪食共生藻的甲板结构被描述[23,42⁃43]㊂中国沿海采集到的共生藻株系的甲板方程为:x,EAV,4ᶄ⁃5ᶄ,5a⁃6a,9ᶄᶄ,?s,?c,6ᶄᶄᶄ,2ᶄᶄᶄᶄ,基本符合贪食共生藻的最初描述㊂然而Jeong等(2014)报道称英国的贪食共生藻(株系CCMP421)顶板为5 7块㊁沟前板为8块[23],而中国沿海株系的顶板为4 5块,沟前板为9块,这可能是不同地理株系的贪食共生藻甲板具有可变性㊂实际上㊃196㊀㊃应用海洋学学报40卷不仅上鞘,韩国贪食共生藻(株系SvFL1)下鞘的沟后板是6块或7块,而底板也在2块和3块之间变化[23]㊂甲板可变的情况也同样出现在微小亚德里共生藻和自在共生藻[42⁃43],说明共生藻属物种甲板结构在一定的范围内具有可变的通性,这给共生藻属的分类学研究增加了困难㊂超微结构显示英国(株系CCMP421)和韩国贪食共生藻(株系SvFL1)的淀粉核都具有2个茎[23],而中国沿海株系的淀粉核都只有1个茎㊂目前除了戈罗共生藻的淀粉核具有3个茎外,其他已报到的共生藻属物种(微小亚德里共生藻㊁自在共生藻㊁林奇共生藻㊁川口共生藻和多毛共生藻)的淀粉核都是2个茎[2,42⁃44]㊂淀粉核的茎数目变化是由于地理种群间的差异,还是存在亚种水平的差别,需要更多的株系和实验来阐明㊂以往的研究很少涉及共生藻属物种的高尔基体形态,仅Blank(1987)通过冷冻电镜三维重构技术展示了一株分离自疣表孔珊瑚(Montiporaverrucosa)的共生藻不动细胞的高尔基体[45],我们首次报道了贪食共生藻运动细胞中由许多平行排列扁平囊泡组成的高尔基体形态㊂贪食共生藻运动细胞中高尔基体两侧的运输小泡比前者多[45],说明贪食共生藻运动细胞的高尔基体代谢活动显著高于疣表孔珊瑚共生藻的不动细胞㊂2.3.2㊀兼性营养特性㊀研究表明许多共生藻属物种具有捕食茎[2,23,42⁃43],共生藻物种的兼性营养能力极大的增强了它们在时常处于低营养盐的珊瑚礁环境下存活和繁殖的能力[46]㊂室内培养条件下显示中国沿海贪食共生藻株系生命力顽强,几个月甚至半年不更新培养基都可良好存活,兼性营养能力可能是重要的原因㊂Jeong等(2012)通过实验证明了贪食共生藻能够通过捕食茎摄食细菌㊁蓝藻和小型藻类,并且观察记录到了它能够摄食掉珊瑚礁地区很大一部分的聚球藻(Synechococcus)[46]㊂另外,Shao等(2004)从珠江口附近的一次赤潮水体中分离出了贪食共生藻[47],说明其可能在某些物种赤潮的消亡过程中扮演非常重要的角色㊂2.3.3㊀分子特征与传播的关系㊀自15世纪大航海时代以来,船运极大地促进了世界经济㊁科技㊁文化的交流,缩短了世界各地的时空距离㊂日益发达的船运线路使得包括甲藻在内的许多生物通过水产进出口或者压舱水被带往世界各地,极大的拓展了它们的地理分布[48⁃50]㊂基于LSUrDNA序列的系统发育显示世界各地贪食共生藻很好的聚类在一起,而且它们ITS序列遗传距离也显著的低于甲藻种间遗传距离的统计值(0.01 0.04)[51]㊂Jeong等的研究[23]和本研究表明,西北㊁西南和东北温带太平洋地区以及地中海分离出的贪食共生藻的核糖体基因㊁cp23S和cob基因序列高度一致㊂这些来自细胞核㊁叶绿体和线粒体等细胞内不同位置的基因常常被用于共生藻属物种多样性和生态学研究的标记基因[12,31⁃32]㊂综合的形态和进化遗传证据表明世界各地贪食共生藻具有极其相近的亲缘关系㊂我们从一艘停靠在厦门港的货轮压舱水底部沉积物中分离出贪食共生藻不动细胞并且成功的培养成株系,表明其可以在船舶压舱水中长期存活,暗示世界各地的贪食共生藻可能具有共同的起源直到近代才因为人类活动扩散到世界各地㊂3㊀结论我们从中国沿海及一艘停靠在厦门港的货轮压舱水中分离出了4株贪食共生藻,它们的核糖体基因㊁cp23S和cob序列完全一致㊂中国沿海和世界其他地方的贪食共生藻很好的聚类在一起组成系群E㊂中国株系和其他地方贪食共生藻的遗传分化很小,显示它们之间有频繁的基因交流㊂室内培养条件下贪食共生藻生命力顽强,兼性营养能力可能是它们能够在压舱水中存活的重要原因㊂形态和遗传证据表明世界各地贪食共生藻具有极其相近的亲缘关系,采样记录也表明其不动细胞可以在船舶压舱水中长期存活,暗示世界各地的贪食共生藻可能具有共同的起源并且直到近代才因为人类活动扩散到世界各地㊂参考文献:[1]㊀MUSCATINEL,PORTERJW.Reefcorals:mutualisticsymbiosesadaptedtonutrient⁃poorenvironments[J].BioScience,1977,27(7):454⁃460.[2]㊀TRENCHRK,BLANKRJ.Symbiodiniummicroadriaticumfreudenthal,S.goreauiisp.nov.,S.kawagutiisp.nov.andS.pilosumsp.nov.:gym⁃nodinioiddinoflagellatesymbiontsofmarineinvertebrates[J].JournalofPhycology,1987,23(3):469⁃481.[3]㊀HIROSEM,KINZIER,HIDAKAM.Timingandprocessofentryofzooxanthellaeintooocytesofhermatypiccorals[J].CoralReefs,2001,20(3):273⁃280.[4]㊀KEMPDW,HERNANDEZ⁃PECHX,IGLESIAS⁃PRIETOR,etal.CommunitydynamicsandphysiologyofSymbiodiniumspp.before,during,andafteracoralbleachingevent[J].LimnologyandOceanography,2015,59(3):788⁃797.[5]㊀FREUDENTHALHD.Symbiodiniumgen.nov.andSymbiodiniummicroadriaticumsp.nov.,aZooxanthella:taxonomy,lifecycle,andmorphology2期张㊀薇,等:中国沿海贪食共生藻的形态㊁超微结构和分子特征㊃197㊀㊃[J].TheJournalofProtozoology,1962,9(1):45⁃52.[6]㊀TAYLORDL.OnthesymbiosisbetweenAmphidiniumklebsii(Dinophyceae)andAmphiscolopslangerhansi(Turbellaria:Acoela)[J].JournaloftheMarineBiologicalAssociationoftheUK,1971,51(2):301⁃313.[7]㊀TRENCHRK.Dinoflagellatesinnon⁃parasiticsymbioses[M]//.TAYLORFJR.TheBiologyofDinoflagellates.Oxford:BlackwellScientificPublications,1987:530⁃570.[8]㊀BANASZAKAT,IGLESTAS⁃PRIETOR,TRENCHRK.Scrippsiellavelellaesp.nov.(Peridiniales)andGloeokiniumviscumsp.nov.(Phytodinia⁃les),dinoflagellatesymbiontsoftwohydrozoans(Cnidiaria)[J].JournalofPhycology,1993,29(4):517⁃528.[9]㊀SIANOR,MONTRESORM,PROBERTI,etal.Pelagodiniumgen.nov.andP.béiicomb.nov.,adinoflagellatesymbiontofplanktonicforamini⁃fera[J].Protist,2010,161(3):385⁃399.[10]㊀FENSOMERA,TAYLORF,NORRISG,etal.Aclassificationoflivingandfossildinoflagellates[M].NewYork:AmericanMuseumofNaturalHistory,1993.[11]㊀ØJVINDM,LINDBERGK,DAUGBJERGN.StudiesonwoloszynskioiddinoflagellatesIV:thegenusBiecheleriagen.nov[J].PhycologicalRe⁃search,2010,57(3):203⁃220.[12]㊀ROWANR,POWERSDA.RibosomalRNAsequencesandthediversityofsymbioticdinoflagellates(zooxanthellae).[J].ProceedingsoftheNa⁃tionalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,1992,89(8):3639⁃3643.[13]㊀LAJEUNESSETC,PARKINSONJE,REIMERJD.Agenetics⁃baseddescriptionofSymbiodiniumminutumsp.nov.andS.psygmophilumsp.nov.(Dinophyceae),twodinoflagellatessymbioticwithcnidaria[J].JournalofPhycology,2012,48(6):1380⁃1391.[14]㊀POCHONX,PUTNAMHM,BURKIF,etal.Identifyingandcharacterizingalternativemolecularmarkersforthesymbioticandfree⁃livingdino⁃flagellategenusSymbiodinium[J].PLoSONE,2012,7(1):e29816.[15]㊀POCHONX,LAJEUNESSETC,PAWLOWSKIJ.Biogeographicpartitioningandhostspecializationamongforaminiferandinoflagellatesymbionts(SymbiodiniumDinophyta)[J].MarineBiology,2004,146(1):17⁃27.[16]㊀HILLM,ALLENBYA,RAMSBYB,etal.SymbiodiniumdiversityamonghostclionaidspongesfromCaribbeanandPacificreefs:evidenceofheteroplasmyandputativehost⁃specificsymbiontlineages[J].MolecularPhylogeneticsandEvolution,2011,59(1):81⁃88.[17]㊀LAJEUNESSETC.Investigatingthebiodiversity,ecologyandphylogenyofendosymbioticdinoflagellatesinthegenusSymbiodiniumusingtheITSregion:insearchofa 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渤海和北黄海海域沉积物中可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌的多样性研究
渤海和北黄海海域沉积物中可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌的多样性研究渤海和北黄海是中国重要的海域之一,其海洋生物多样性在生态系统中起着重要的作用。
海洋细菌是海洋生态系统中重要的微生物群体,它们在海洋污染治理和生物资源开发中具有重要的潜力。
本文通过对渤海和北黄海海域沉积物中可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌的多样性进行研究,以期为海洋微生物资源的开发利用提供参考。
为了获取渤海和北黄海海域沉积物样品,我们在不同的站位采集了一系列样品。
通过将采集到的样品进行稀释均匀后接种于不同的培养基上,我们成功地分离获得了多个细菌菌株。
通过形态观察、生理生化特性检测以及16S rRNA基因序列分析,我们确定了每个细菌菌株的菌种。
在菌株的分类过程中,我们发现了多种产蛋白酶、脂肪酶的细菌,包括柠檬酸细菌、副溶血弧菌、嗜盐菌等。
其中,柠檬酸细菌是一类广泛存在于海洋环境中的细菌,它们具有较高的产蛋白酶和脂肪酶活性。
副溶血弧菌则是一类产生多种外源蛋白酶和脂肪酶的细菌,在海洋环境中起着重要的生态功能。
通过对菌株的酶活性分析,我们发现这些细菌在产蛋白酶、脂肪酶方面具有较高的活性。
这些酶活性对于海洋生物的生长和代谢具有重要的调控作用,也为海洋生态系统中的有机质降解提供了重要的能源。
此外,我们发现不同菌种之间的酶活性存在差异,这表明不同的细菌在海洋环境中具有不同的功能和适应性。
综上所述,渤海和北黄海海域沉积物中的可培养产蛋白酶、脂肪酶细菌具有较高的多样性。
这些细菌在海洋环境中具有重要的生态功能和潜力,在海洋微生物资源的开发利用中具有重要的应用价值。
然而,由于海洋微生物的复杂性和多样性,目前我们对海洋细菌的了解还不够全面。
因此,我们需要进一步开展深入的研究,以充分发掘海洋微生物资源的潜力,为海洋环境的保护和可持续利用提供科学依据综合上述研究结果,我们确定了渤海和北黄海海域沉积物中的可培养细菌菌种,并发现了多种产蛋白酶和脂肪酶的细菌,包括柠檬酸细菌、副溶血弧菌和嗜盐菌。
夏季渤海网采浮游植物群落和叶绿素a分布特征及其对渔业资源的影响
第40卷 第5期 渔 业 科 学 进 展Vol.40, No.5 2019年10月Oct., 2019* 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB453300)和中国科学院战略先导专项A 类(XDA11020403)共同资助[This work was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program) (2015CB453300), and the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences (XDA11020403)]. 王毅波,E-mail:***************.cn① 通讯作者:胡晓珂,研究员,E-mail:***********.cn 收稿日期: 2018-05-14, 收修改稿日期: 2018-07-25DOI: 10.19663/j.issn2095-9869.20180514001 /王毅波, 孙延瑜, 王彩霞, 胡晓珂. 夏季渤海网采浮游植物群落和叶绿素a 分布特征及其对渔业资源的影响. 渔业科学进展, 2019, 40(5): 42–51Wang YB, Sun YY, Wang CX, Hu XK. Distribution of the net-phytoplankton community and chlorophyll-a in the Bohai Sea in summer and its impacts on fishery resources. Progress in Fishery Sciences, 2019, 40(5): 42–51夏季渤海网采浮游植物群落和叶绿素a分布特征及其对渔业资源的影响*王毅波1,2,3 孙延瑜1,2,3 王彩霞1,2,3 胡晓珂1,2①(1. 海岸带生物学与生物资源利用重点实验室 中国科学院烟台海岸带研究所 烟台 264003;2. 青岛海洋科学与 技术试点国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室 青岛 266237;3. 中国科学院大学 北京 100049)摘要 本研究基于2015年夏季(6、8月)渤海网采浮游植物和叶绿素a 调查数据,对渤海浮游植物的种类组成、丰度、多样性以及优势类群的分布特征进行分析。
渤海湾滩涂高效石油降解菌筛选及其降解性能研究
渤海湾滩涂高效石油降解菌筛选及其降解性能研究汤瑶;王晓丽;雷霆;崔凯杰【摘要】以渤海湾为研究对象,通过对土著石油烃降解菌群的筛选与分离,为港口海域石油污染以及海洋溢油事故生态修复提供理论指导和技术支持.从天津渤海湾原油污染沉积物中采用富集培养法筛选分离菌株;通过16S rDNA序列分析及分子系统发育树的构建,同时结合形态学观察、革兰氏染色对菌株进行初步鉴定;采用超声-紫外分光光度法分析菌株对石油的降解效果.分离得到一株能以石油为唯一碳源的菌株,命名为D12,初步鉴定为戈登氏菌(Gordoniasp.).菌株D12降解原油的环境条件分别为:初始原油浓度为0.9%,N/P为7∶1,接种量为11%;pH值为9.0时原油的降解率可高达43.98%.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2016(032)001【总页数】5页(P49-52,57)【关键词】原油;戈登氏菌;菌株鉴定;降解特性【作者】汤瑶;王晓丽;雷霆;崔凯杰【作者单位】天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津理工大学环境科学与安全工程学院,天津300384;天津市滨海新区塘沽环境保护监测站,天津300450【正文语种】中文【中图分类】X55为适应经济发展增速,中国加大了对原油的开发与使用.原油运输中的泄漏、采油过程中的井喷、含油工业废水的排放等逐渐成为海洋原油污染的主要源头.目前,生物强化修复模式法在溢油生物修复中有很多优势,即在溢油海面添加多功能的降解菌,来提高只依靠土著微生物降解原油的能力[1].1971 年,Stackebrandt等[2]研究发现了一个新的种属,即为戈登氏菌属Gordonia.目前,已经发现了戈登氏菌属的23个新种,其中就有来自于海洋环境的[3]、近海岸滩涂[4]、以及原油和多环芳烃污染的土壤中[5]、油井[6]等. Quatrini P和Goodfellow M.等在地中海海岸线和海底沉积物中发现了诺卡氏菌Nocardia,红球菌Rhodococcus和戈登氏菌Gordonia[7-8].对于戈登氏菌属Gordonia的报道较少[9],在石油泄漏等污染事故中,石油烃降解菌群在生物修复过程中发挥了巨大作用[10-12]. 1989年美国阿拉斯加Exxon Valdez油轮泄漏污染事件中,海洋环境中的石油烃降解菌群在石油污染清除中发挥了主要作用[11]. 2010年墨西哥湾BP Deepwater Horizon海底石油井喷事件也采用土著菌群进行生物修复[10].郑立等在大连石油污染滩涂中分离驯化得到的混合菌剂在修复中有效提高了石油降解效率[12].在实际应用中,添加到石油烃污染环境中的外来降解菌群会对本土种群的生态安全产生影响.本研究着重探讨筛选驯化天津渤海湾滩涂土著石油烃降解菌,并研究不同的环境条件对菌株的降解效果的影响,为渤海溢油事故生物修复提供科学依据.1.1 沉积物样品和原油样品来源表层沉积物样品采至渤海湾(39°00.851′N,117° 49.061′E)海域沉积物.原油样品取自伊拉克巴士拉原油,呈深棕色,且粘稠.1.2 培养基无机盐培养基:KH2PO41.0 g,K2HPO41.0 g,Mg2SO40.5 g,CaCl20.02 g,NH4NO31.0 g,5 mL微量元素混合液,蒸馏水1 L,pH为7.0.微量元素混合溶液:CaCl22 mg/L,FeCl3·6H2O 50 mg/L,CuSO40.5 mg/L,MnCl2·4H2O 0.5 mg/L,ZnSO4· 7H2O 10 mg/L.原油培养基[13]:无机盐培养基,原油.LB液体培养基:蛋白胨10 g,牛肉膏3 g,NaCl 5 g,蒸馏水1 000 mL,pH为7.0.固体培养基:LB液体培养基,琼脂18 g.1.3 菌株的筛选取一定量原油覆盖于100 g沉积物上驯化2个月,称取5 g渤海湾原油污染沉积物样品置于100 mL原油培养基中,在150 rpm,30℃条件下培养7 d.按1%的接种量转接至新鲜的原油培养基中,转接三次后,用平板稀释法获得单菌落.1.4 菌株的系统发育学与革兰氏染色鉴定用LB固体培养基穿刺培养该菌后,使用DNA提取试剂盒(Takara)进行细菌DNA提取,以正向引物5′-CCC CAC ACA CAT GCA CTT ACC-3′,反向引物5′-CCT ACT CCC AGG GCT TTG ATT-3′进行PCR,PCR反应体系如下:DNA模板1 μL,正向引物0.5 μL,反向引物0.5 μL,PCR Premix 25 μL,ddH2O 23 μL. PCR反应条件:94℃预变性5 min,94℃变性1 min,55℃退火1 min,72℃延伸1.5 min,共30个循环,最后72℃延伸5 min. PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测,并送大连宝生物进行测序.将测序结果在GeneBank中比对,获得相似性高的种属菌株的16SrRNA序列,利用ClustalX2和MEGA软件将相似种属菌株的基因序列进行比对并绘制进化树.在无菌环境中吸取少量活化后的菌液进行革兰氏染色[14].1.5 菌株生长曲线的测定向100 mL的1.5%含油无机盐培养基中接种1%(V/V)的D12菌悬液,30℃,pH为7,N/P比为7:1,150 rpm条件下培养.每隔2 h取菌液1 mL,利用稀释平板计数[15].1.6 原油降解率的测定原油浓度的测定方法为超声-紫外分光光度法测定原油吸光度[16],CHCl3为萃取剂.原油降解率[17]如下:式(1)中W为空白对照原油的质量,W1为原油降解率测定中三角瓶中残余原油的质量,w为具塞三角瓶的质量,η为原油降解效率.萃取出的残余原油利用紫外分光光度法测定吸光度A,由原油标准曲线算得.1.7 影响石油降解因素试验以原油培养基为培养液,在pH为7,初始原有浓度为1.5%,N/P为7:1,接种量为10%的基础上,分别改变pH、初始原油浓度、N/P、接种量等因素,30℃,150 rpm条件下培养.连续培养一周,取样进行石油降解率的测定.2.1 原油降解菌的形态特征与16S rDNA序列分析菌株D12的菌落呈圆形凸起状,边缘光滑,呈橘红色,为革兰氏染色阳性菌.根据设计的引物,通过PCR扩增得到的约1.4 kb的DNA片段,如图1所示.在图2系统发育树中,D12与Gordonia amicalis strainT3的Bootstrap值为100%,结合生化特性和基因序列结果,确定D12属于戈登氏菌Gordonia amicalis. 2.2 单菌株在含油培养基上的生长曲线由图3可见,菌株D12从接种到第12 h生长缓慢,处于延滞期;24 h后进入对数生长期,生长速度加快;60 h到175 h处于稳定期.从文献中获知戈登氏菌在48 h进入稳定期[18].D12在较高浓度原油培养液中的生长显得比较缓慢,可能是原油本身的毒性对菌株的生长产生抑制作用.在溢油修复中需要选择生长处于对数期的菌种,株D12培养至48 h进入稳定期,因此D12用于溢油修复中最好的时间是活化培养48 h后.2.3 pH变化对原油降解率的影响pH是影响微生物生长繁殖的一个重要因素[19-20].由图4可以看出,D12在pH为8.0~1.0的环境中原油降解率明显高于pH在5.0~7.0时,最适pH值是9.0时,原油的降解效率最高,为43.98%,说明碱性环境更有利于D12对原油的降解.2.4 N/P变化对原油降解率的影响溢油修复过程中需要研究经济合理的氮添加比例[21-22].从图5可以看出,原油降解率随着N/P先增高后降低,N/P为7:1时原油的降解效率最高为43. 12%. N/P为9:1时,降解率有所下降,可能是由于氮元素含量较大导致N/P失衡不适宜微生物的生长,抑制菌株对原油的利用能力.2.5 原油含量变化对原油降解率的影响由图6看出,在原油浓度低于0.9%时,菌株D12对原油降解率较大,当原油浓度高于0.9%时,降解率明显下降.原油浓度在1.2%~1.5%时,原油降解率减小,且幅度较大,可能是由于原油浓度过高,毒性增强,筛选出的降解菌不适应高浓度原油环境,降解率减小[23].2.6 接种量变化对原油降解率的影响接种量对微生物生长过程有较大影响,接种量大时,微生物的适应期较短[24].图7显示,接种量在3%~11%内,原油降解率与接种量成正比增加,且接种量为11%时,原油的降解效率最高,为36.28%.当接种量为13%时,原油降解率降低了,培养基环境中的营养物质供应不足,微生物数量较多,导致菌群原油降解率降低.1)依据16SrRNA鉴定结果分析,D12与Gordonia amicalis strain T3的Bootstrap值为100%,结合生化特性和基因序列结果,确定D12属于戈登氏菌Gordonia amicalis.2)D12在24 h后进入对数生长期,60 h到175 h处于稳定期.根据菌种的生长曲线确定采用菌龄为48 h的菌体进行接种.3)D12的最适pH值为9.0,其适宜在碱性环境中降解石油.从N/P对原油降解率影响的研究当中发现菌株D12在N、P添加比例为7:1时降解率最高.4)D12降解原油较适宜的初始原油浓度范围是3~9 g/L.菌株D12的接种量为11%时,原油的降解效率最高.【相关文献】[1]黄建平.海洋石油污染的危害及防治对策[J].技术与市场,2014,21(1):129-130. [2]Tsukamura M. Proposal of a new genus,Gordona,for slightly acid-fast organisms occurring in sputa of patients with pulmonary disease and in soil[J]. Journal of General Microbiology,1971,68(1):15-26.[3]Soddell J A,Stainsby F M,Eales K L,et al. 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盐度对绿色杜氏藻生长速率_叶绿素含量及细胞周期的影响
第18卷第2期大连水产学院学报V ol.18N o.2 2003年6月JOURNA L OF DA LI AN FISHERIES UNI VERSITY Jun.2003文章编号:1000-9957(2003)02-0090-05盐度对绿色杜氏藻生长速率、叶绿素含量及细胞周期的影响刘 青1, 苏绣榕2, 李太武2, 杨凤香1(1.大连水产学院生命科学与技术学院,辽宁大连116023;2.宁波大学生命科学学院,浙江宁波315211)摘要:在不同盐度梯度下,进行了盐度对绿色杜氏藻Dunaliella viridis的生长、叶绿素含量和细胞周期影响的试验。
结果表明:1)绿色杜氏藻在盐度为10时,生长速率和单位水体叶绿素含量最低,分别为01121个/d和908127μg/L;在盐度为60时,生长速率和单位水体叶绿素含量最高,分别为01381个/d和1192141μg/L。
2)不同盐度下单位细胞叶绿素含量呈现高-低-高的变化趋势,盐度60时,单位细胞叶绿素含量最低,叶绿素a为2132×10-6μg/个,叶绿素总量为3131×10-6μg/个。
3)盐度为60时,绿色杜氏藻的细胞周期S期最短,为3619%,G2期为018%;盐度80时,绿色杜氏藻的G2期最短,为013%,S期为4316%,即绿色杜氏藻在盐度为60~80时,S期、G2期最短,细胞进入分裂期所用时间最短。
本试验结果表明,60~80的水体最为适宜。
关键词:绿色杜氏藻;盐度;叶绿素;生长速率;细胞周期中图分类号:Q948188513 文献标识码:A杜氏藻Dunaliella又名盐藻,是海水养殖中常用的饵料微藻,依据生活的水体,既有淡水种类、海水种类,又有生活在盐田、盐湖的高盐种类。
有的种类细胞体内能积累大量的β-胡萝卜素和甘油。
国内外已有十余家公司从事杜氏藻的生产,杜氏藻产品的市场也在日益扩大[1]。
有关盐度对杜氏藻生长、光合速率、叶绿素含量的研究已有一些报道[2~7],其中也涉及绿色杜氏藻,但有关盐度对杜氏藻细胞周期的影响未见有资料。
初夏渤海湾营养盐结构特征及其限制状况分析
初夏渤海湾营养盐结构特征及其限制状况分析张海波;裴绍峰;祝雅轩;王丽莎;石晓勇;叶思源;袁红明;丁喜桂【摘要】根据2016年初夏渤海湾营养盐、叶绿素a和相关水文参数等数据,利用浮游植物吸收营养盐最低阈值和化学计量关系作为判断依据对渤海湾营养盐限制状况进行分析.结果表明:受陆地径流和渤海中部冷水输入的影响,初夏渤海湾在近岸、中部和湾口呈现三个明显的温盐特征海区.溶解无机氮(DIN)和活性硅酸盐(SiO32--Si)受陆源输入影响,呈现近岸高湾口低的特征;DIN平均浓度为(7.67±6.48)μmol/L,SiO32--Si平均浓度为(5.44±3.01)μmol/L,在湾口表层,DIN 含量较低仅为(2.21±2.94)μmol/L,其中50%站点含量低于阈值(1μmol/L),58.3%的站点存在DIN限制.而活性磷酸盐(PO43--P)受陆源输入和浮游植物吸收储存作用等因素影响,呈现西部和曹妃甸外近海高中部较低的分布特征,平均浓度为(0.07±0.07)μmol/L,近岸受陆源氮磷输入总量差异影响,表层存在磷潜在限制比例达100%,而中部表层受浮游植物消耗吸收的影响,PO43--P含量较低,仅为(0.02±0.02)μmol/L(未检出设为0),其中近74.3%的水样含量低于阈值(0.03μmol/L),磷限制状况严重.随着渤海湾氮磷营养盐陆源输入总量差距不断扩大,磷限制状况必将会进一步发展.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2018(038)009【总页数】7页(P3524-3530)【关键词】渤海湾;阈值;营养盐比值;磷限制【作者】张海波;裴绍峰;祝雅轩;王丽莎;石晓勇;叶思源;袁红明;丁喜桂【作者单位】中国海洋大学化学化工学院,山东青岛 266100;中国地质调查局滨海湿地实验室,山东青岛 266071;青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋地质过程与环境功能实验室,山东青岛 266061;中国地质调查局滨海湿地实验室,山东青岛266071;中国地质调查局滨海湿地实验室,山东青岛 266071;中国海洋大学化学化工学院,山东青岛 266100;中国海洋大学化学化工学院,山东青岛 266100;青岛海洋科学与技术国家实验室,海洋地质过程与环境功能实验室,山东青岛 266061;中国地质调查局滨海湿地实验室,山东青岛 266071;中国地质调查局滨海湿地实验室,山东青岛 266071;中国地质调查局滨海湿地实验室,山东青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】X55近海生态系统位于大洋与陆地活动交汇地带,兼有大洋和陆缘浅滩的生态环境特征,是受陆源输入和人类活动影响最剧烈的水域之一;同时,因其周边沿岸区域承载着最为密集的人口和最快速的社会经济发展,是最具服务价值的自然生态系统之一 [1].海水中营养盐是浮游植物生长的物质基础,其含量和结构对浮游植物生长和群落结构具有重要的影响,营养盐的缺乏会限制浮游植物的生长和繁殖,过高或者结构失衡则会影响浮游植物种群结构稳定,甚至会引发赤潮灾害[2-3]和缺氧(Hypoxia),进而影响海洋渔业资源[4-5].研究发现近海营养盐含量及结构特征和季节性变化对指示海区内生态环境稳定起到的关键作用[6-7],因此关注近海营养盐对浮游植物生产限制状况是了解近海生态环境的一个重要环节.渤海湾位于渤海西部,是典型的半封闭浅水海湾,海水交换速度慢,内有顺时针方向的渤海湾环流 [8],受陆地径流和渤海中部冷水输入[9]影响明显.周边有海河、永定新河等多条入海河流,近些年来受陆源排放、围海造田以及建坝截留等人类活动影响,河流入海径流量骤减,冲淡水现象较弱,海域面积急剧减少,导致海域内营养盐结构失衡且富营养化严重[10-11],给浮游植物群落结构以及生态结构的稳定带来影响.为进一步了解近年来人类活动对渤海湾生态环境的影响,本研究重点关注渤海湾西部近岸和北部曹妃甸外海域外营养盐含量和结构特征,同时结合叶绿素含量和相关水文参数等深入分析和统计初夏季节渤海湾海域营养盐分布以及对浮游植物生长限制状况.本研究于2016年5月28至6月22搭载青岛海洋地质研究所渤海湾环境调查航次开展,共设置常规站位204个(图1),站点主要集中在渤海湾西部和曹妃甸开发区外湾口海域.现场使用Niskin采水器采集海水并获取营养盐、叶绿素等样品,并使用YSI ProPlus多参水质仪同步测定温度和盐度.营养盐样品的采集和处理过程均依照Pei 等[12]所述,水样经0.45μm醋酸纤维膜(预处理)过滤后,装入NALGENE聚乙烯瓶中-20℃冷冻保存,带至中国海洋大学化学化工学院实验中心,使用SEAL AA3连续流动营养盐分析仪测定.其中NO3--N和NO2--N使用重氮-偶氮法测定(NO3--N 铜-镉还原),NH4+-N使用靛酚蓝法测定, PO43--P使用磷钼蓝法测定,SiO32--Si以硅钼蓝法测定.NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P、SiO32--Si检出限分别为0.02,0.02,0.04,0.02,0.03μmol/L.溶解无机氮(DIN)为NO3--N、NO2--N、NH4+-N之和.叶绿素a依照海洋调查规范方法[GB 12763.6- 2007-T],萃取后使用分光光度法测定计算浓度.研究表明,浮游植物生长过程中对生源要素的吸收利用按照一定比例[13],当海域内营养盐的含量和结构发生变化,会对浮游植物生长及群落结构产生一定的影响.对于浮游植物受营养盐限制评价方法采用氮、磷、硅的含量以及三者之间原子比值进行判断.首先根据浮游植物对每种营养盐吸收动力学研究获得的阈值[14-15]SiO32--Si=2μmol/L(硅藻),PO43--P =0.03μmol/L,DIN=1μmol/L作为评价标准,当某种营养盐含量低于此阈值则评价为限制因子;如果含量高于阈值,则根据Justic和Dortch等[16-17]在以往研究基础上所总结的浮游植物对不同营养盐吸收的化学计量关系分析营养盐的潜在限制性.具体如表1:本次调查海域温盐分布呈现3个明显的温盐特征海域(图2A,B),其中近岸高温低盐海域受河流输入影响,平均温度为(20.63±1.21)℃,盐度较低平均为27.88±0.24,温盐适宜浮游植物的快速生长;中部海域水交换缓慢,温盐相对较高,平均温度和盐度分别为(23.26±1.00)℃和31.09±0.18,变化幅度较小;湾口受渤海中部冷水输入影响,平均温度和盐度为(17.46±1.75)℃和31.79±0.12.海水中总悬浮颗粒物(TSP)在近岸表层受到陆源输入影响明显(图2C),西部黄骅排水河外海域和北部双龙河河口外出现高值区,峰值达到87.06mg/L.在底层海水中,中部和湾口海区受到再悬浮影响明显,出现两个高值区(图2D),峰值分别达到88.37, 74.76mg/L.DIN作为重要生源要素,受陆源输入等因素影响,分布呈现近岸高湾口低的特征,其浓度为0.07~ 23.48μmol/L,平均(7.67±6.48)μmol/L,主要组分为NO3--N,占DIN 的73%,其次为NH4+-N(表2),其中超过国家二类海水水质标准[GB 3097-1997]的站位水样在整个调查海域达17.05%,存在轻度氮污染现象.近岸高温低盐海区,受陆源输入影响明显(DIN-S相关性,N=34,R=-0.56),DIN浓度在3.75~23.48μmol/L,平均(10.73±6.16)μmol/L,其中达到或超过二类海水水质占到22.9%(达到三类海水水质标准占11.4%),氮超标严重,其主要组分为NO3--N,占DIN的83%.在中部高温高盐海区,DIN平均浓度(10.17±6.25)μmol/L.受冷流影响显著的湾口区,DIN平均浓度(1.82±2.00)μmol/L,远低于近岸和中部海区,其组分NH4+-N受北部曹妃甸陆源输入的影响,在DIN中比例上升,达45%.PO43--P受磷负荷削减计划影响,陆源输入急剧减少,导致近海氮、磷输入量差异增大,氮磷比值逐渐失衡[18].本次调查发现PO43--P浓度范围为n.d.~ 0.43μmol/L,平均(0.07±0.07)μmol/L(未检出设为0).近岸天津和黄骅开发区外低盐区海域出现PO43--P高值(图3CD),平均(0.10±0.05)μmol/L,远高于中部海区,有利于浮游植物的生长,表现在该区叶绿素a含量平均达(8.63±3.01)mg/m3(表3),明显高于其他海区.中部高温高盐海区,受浮游植物生长对磷营养盐的“奢侈消费”吸收储存作用[19]影响,PO43--P平均含量仅为(0.02±0.02)μmol/L.湾口低温高盐海区,受曹妃甸经济区陆源输入[20]影响,在湾口北部近岸出现高值区, PO43--P最高含量0.43μmol/L,平均(0.12±0.09)μmol/L,远高于中部海区,受温度限制该区叶绿素a含量为(3.19±1.70)mg/m3,低于近岸和中部海区.SiO32--Si是硅藻生长所必需的营养盐,随着近年来河流含沙量降低,径流量下降等因素影响,陆源硅酸盐输入减少[21].初夏渤海湾浮游植物优势藻种为硅藻[22],海水中SiO32--Si的含量对浮游植物的生长具有重要的影响.在本调查海域SiO32--Si 受陆源输入影响明显(Si-S, N=128, R=-0.66),分布呈现近岸高湾口低的特点,浓度为1.70~20.42μmol/L,平均(5.44±3.01)μmol/L.为更好地分析浮游植物受营养盐限制状况,首先利用阈值作为营养盐绝对限制标准进行分析,当浓度高于阈值则使用营养盐原子比值作为营养盐潜在限制标准进行分析,统计结果如表3.在整个调查海域内有19个水样出现DIN限制,其中表层13个水样DIN的含量低于阈值(1μmol/L),2个水样存在DIN潜在限制,存在DIN限制的站位占整个海域表层的14.6%.DIN限制海域主要集中在湾口表层,占其表层的50%,DIN限制状况明显.对于P限制统计分析发现,整个海域内P限制状况明显(表3),有95个水样存在限制状况,主要集中在近岸和中部高温海域,在表层海水中,有69个站位存在P限制状况,占整个表层的78.4%,其中有31个站点PO43--P含量低于阈值(0.03μmol/L),38个站点存在潜在限制,P限制状况严重.Si限制分析发现,整个海域仅表层个别站点SiO32--Si含量低于阈值(2μmol/L),限制现象不明显,但随着径流量的减少,硅酸盐含量可能会逐渐降低,在未来硅酸盐有可能会转变为渤海湾浮游植物生长的潜在限制因子[23].对比渤海湾及渤海其他水域近年来营养盐状况(表4)发现,渤海各海区DIN均处于较高水平,而PO43--P受磷负荷削减计划影响含量逐渐下降, DIN/P和Si/P比值升高,磷酸盐成为浮游植物主要限制因子.就渤海湾而言,与李桂菊等[23-24]调查结果相比,2016年初夏渤海湾各营养盐含量相对较低,主要由于建坝截留和工农业用水激增等因素影响,入海径流量下降,同时6月初浮游植物迅速生长,各生源要素快速消耗而得不到有效补充,从而导致部分区域出现营养盐限制状况.对比历史数据[23-26]发现,渤海湾近岸受陆源输入影响,海水中DIN含量一直保持较高水平,而PO43--P 含量降低,DIN/P比值升高,营养盐结构变化明显.相较于渤海其他海区,辽东湾夏季营养盐浓度最高,其次为莱州湾、渤海湾和渤海中部海域;对比营养盐结构发现,各海区近年来的DIN/P和Si/P原子比值均较高,使得磷酸盐成为渤海浮游植物生长的主要限制因素.近些年来,渤海湾受陆源输入影响,营养盐含量和结构发生变化,对海域内浮游植物生长以及群落结构带来一定影响,进而影响生态系统稳定,因此对渤海湾营养盐以及游植物群落变化的研究,对认识渤海湾海域生态环境健康具有重要意义.3.1 初夏渤海湾受陆地径流和渤海中部冷流输入影响,在西部近岸,中部和湾口呈现三个明显的温盐特征海区,其中近岸和中部海区温度有利于浮游植物生长,各海区内营养盐含量和结构特征不同.3.2 DIN分布受陆源输入影响,呈现近岸向湾口降低的趋势,其中近岸低盐区部分站位DIN达到或超过二类海水水质标准,氮超标严重.在湾口低温区表层,DIN外源补充相对较少,有50%水样DIN含量低于阈值(1μmol/L),58.3%的水样存在DIN限制.3.3 PO43--P分布受陆源输入和浮游植物吸收等因素影响,整体呈现西部近岸和曹妃甸外海域含量高,中部低的特征.在整个海域表层有78.4%的水样存在磷限制,其中35.2%的水样中含量低于阈值(0.03μmol/L),中部海区有74.3%水样低于阈值,磷酸盐限制状况严重.3.4 硅藻作为渤海湾优势藻种,初夏季节受到硅酸盐限制状况不明显,海域内充足的硅酸盐含量对于浮游植物硅藻的生长具有重要作用.[1] Bernhardt J R, Leslie H M. Resilience to Climate Change in Coastal Marine Ecosystems [J]. Annual Review of Marine Science, 2013,5(1):371-392.[2] Anderson D M, Cembella A D, Hallegraeff G M. Progress in Understanding Harmful Algal Blooms: Paradigm Shifts and New Technologies for Research, Monitoring, and Management [J]. Annual Review of Marine Science, 2012,4(1):143-176.[3] 宋南奇,王诺,吴暖,等.基于GIS的我国渤海1952~2016年赤潮时空分布[J]. 中国环境科学, 2018,38(3):1142-1148.[4] Pondaven P, Pivière P, Ridame C, et al. C, N and P stoichiometric mismatch between resources and consumers influence the dynamics of a marine microbial food web model and its response to atmospheric N and P inputs [J]. Biogeosciences Discussions, 2014,11(11):2933–2971.[5] 李大鹏,张硕,黄宏.海州湾海洋牧场的长期环境效应研究[J]. 中国环境科学, 2018,38(1):303-310.[6] 孙军,刘东艳,杨世民,等.渤海中部和渤海海峡及邻近海域浮游植物群落结构的初步研究[J]. 海洋与湖沼, 2002,33(5):461-471.[7] 裴绍峰,沈志良.长江口上升流区营养盐的分布及其通量的初步估算[J]. 海洋科学, 2008,32(9):64-75.[8] 江文胜,汪景庸,赵建中,等.渤海湾环流的一次观测和分析[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 1997,27(1):23-32.[9] 宋文鹏,渤海冬.夏季温盐场结构及其海流特征分析[D]. 青岛:中国海洋大学, 2009.[10] Ning X, Lin C, Su J, et al. Long-term environmental changes and the responses of the ecosystems in the Bohai Sea during 1960~1996 [J]. Deep Sea Research Part II Topical Studies in Oceanography, 2010, 57(11):1079-1091.[11] 李俊龙,郑丙辉,张铃松,等.中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析[J]. 中国环境科学, 2016,36(2):506-516.[12] Pei S, Shen Z, Laws E A. Nutrient dynamics in the upwelling area of Changjiang (Yangtze River) estuary [J]. Journal of Coastal Research, 2009,25(3):569-580.[13] Redfield A C. The influence of organisms on the composition of sea-water [J]. Sea, 1963,40(6):640-644.[14] Laws E A, Pei S, Bienfang P. Phosphate-limited growth of the marine diatom Thalassiosira weissflogii (Bacillariophyceae): evidence of non- monod growth kinetics [J]. Journal of Phycology, 2013,49(2):241-247. [15] Nelson D M, Brzezinski M A. Kinetics of silicic acid uptake by natural diatom assemblages in two Gulf Stream warm-core rings [J]. Marine Ecology Progress, 1990,62(3):283-292.[16] Justić D, Rabalais N N, Turner R E, et al. Changes in nutrient structure of river-dominated coastal waters: stechiometric nutrient balance and its consequences [J]. Estuarine Coastal and Shelf Science, 1995,40(3): 339-356.[17] Dortch Q, Whitledge T E. Does nitrogen or silicon limitphytoplankton production in the Mississippi River plume and nearby regions? [J]. Continental Shelf Research, 1992,12(11):1293-1309.[18] 张洁帆,陶建华,李清雪,等.渤海湾氮磷营养盐年际变化规律研究[J]. 安徽农业科学, 2007,35(7):2063-2064.[19] Kuenzler E J, Ketchum B H. Rate of Phosphorus Uptake by Phaeodactylum tricornutum [J]. Biological Bulletin, 1962,123(1):134-145.[20] 郑征,赵英杰.曹妃甸近岸工程海域水环境质量状况与污染来源研究[J]. 绿色科技, 2017,(12):95-97.[21] Verrier S, Montera L D, Barthès L, et al. Impact of changes in river fluxes of silica on the global marine silicon cycle: a model comparison [J]. Biogeosciences, 2010,7(2):441-453.[22] 徐玉山,刘宪斌,张秋丰.渤海湾近岸海域浮游植物多样性研究[J]. 盐业与化工, 2009,38(6):11-14.[23] 阚文静,张秋丰,石海明,等.近年来渤海湾营养盐变化趋势研究[J]. 海洋环境科学, 2010,29(2):238-241.[24] 李桂菊,马玉兰,李伟,等.春季渤海湾营养盐分布及潜在性富营养化评价[J]. 天津科技大学学报, 2012,(5):22-27.[25] 沈志良.渤海湾及其东部水域的水化学要素[J]. 海洋科学集刊,1999,41(00):55-63.[26] 尹翠玲,张秋丰,刘洋,等.2012年渤海湾赤潮监控区赤潮发生及富营养化状况[J]. 海洋湖沼通报, 2014,(1):137-142.[27] 王焕松,雷坤,李子成,等.辽东湾海域水体富营养化的模糊综合评价[J]. 环境科学研究, 2010,23(4):413-419.[28] 孙丕喜,王波,张朝晖,等.莱州湾海水中营养盐分布与富营养化的关系[J]. 海洋科学进展, 2006,24(3):329-335.[29] Wang X, Cui Z, Guo Q, et al. Distribution of nutrients and eutrophication assessment in the Bohai Sea of China [J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 2009,27(1):177-183.【相关文献】[1] Bernhardt J R, Leslie H M. Resilience to Climate Change in Coastal Marine Ecosystems [J]. Annual Review of Marine Science, 2013,5(1):371-392.[2] Anderson D M, Cembella A D, Hallegraeff G M. Progress in Understanding Harmful Algal Blooms: Paradigm Shifts and New Technologies for Research, Monitoring, and Management [J]. Annual Review of Marine Science, 2012,4(1):143-176.[3] 宋南奇,王诺,吴暖,等.基于GIS的我国渤海1952~2016年赤潮时空分布[J]. 中国环境科学, 2018,38(3):1142-1148.[4] Pondaven P, Pivière P, Ridame C, et al. C, N and P stoichiometric mismatch between resources and consumers influence the dynamics of a marine microbial food web model and its response to atmospheric N and P inputs [J]. Biogeosciences Discussions,2014,11(11):2933–2971.[5] 李大鹏,张硕,黄宏.海州湾海洋牧场的长期环境效应研究[J]. 中国环境科学,2018,38(1):303-310.[6] 孙军,刘东艳,杨世民,等.渤海中部和渤海海峡及邻近海域浮游植物群落结构的初步研究[J]. 海洋与湖沼, 2002,33(5):461-471.[7] 裴绍峰,沈志良.长江口上升流区营养盐的分布及其通量的初步估算[J]. 海洋科学,2008,32(9):64-75.[8] 江文胜,汪景庸,赵建中,等.渤海湾环流的一次观测和分析[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 1997,27(1):23-32.[9] 宋文鹏,渤海冬.夏季温盐场结构及其海流特征分析[D]. 青岛:中国海洋大学, 2009.[10] Ning X, Lin C, Su J, et al. Long-term environmental changes and the responses of the ecosystems in the Bohai Sea during 1960~1996 [J]. Deep Sea Research Part II Topical Studies in Oceanography, 2010, 57(11):1079-1091.[11] 李俊龙,郑丙辉,张铃松,等.中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析[J]. 中国环境科学, 2016,36(2):506-516.[12] Pei S, Shen Z, Laws E A. Nutrient dynamics in the upwelling area of Changjiang (Yangtze River) estuary [J]. Journal of Coastal Research, 2009,25(3):569-580.[13] Redfield A C. The influence of organisms on the composition of sea-water [J]. Sea,1963,40(6):640-644.[14] Laws E A, Pei S, Bienfang P. 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Biological Bulletin, 1962,123(1):134-145.[20] 郑征,赵英杰.曹妃甸近岸工程海域水环境质量状况与污染来源研究[J]. 绿色科技,2017,(12):95-97.[21] Verrier S, Montera L D, B arthès L, et al. Impact of changes in river fluxes of silica on the global marine silicon cycle: a model comparison [J]. Biogeosciences, 2010,7(2):441-453.[22] 徐玉山,刘宪斌,张秋丰.渤海湾近岸海域浮游植物多样性研究[J]. 盐业与化工, 2009,38(6):11-14.[23] 阚文静,张秋丰,石海明,等.近年来渤海湾营养盐变化趋势研究[J]. 海洋环境科学,2010,29(2):238-241.[24] 李桂菊,马玉兰,李伟,等.春季渤海湾营养盐分布及潜在性富营养化评价[J]. 天津科技大学学报, 2012,(5):22-27.[25] 沈志良.渤海湾及其东部水域的水化学要素[J]. 海洋科学集刊, 1999,41(00):55-63.[26] 尹翠玲,张秋丰,刘洋,等.2012年渤海湾赤潮监控区赤潮发生及富营养化状况[J]. 海洋湖沼通报, 2014,(1):137-142.[27] 王焕松,雷坤,李子成,等.辽东湾海域水体富营养化的模糊综合评价[J]. 环境科学研究, 2010,23(4):413-419.[28] 孙丕喜,王波,张朝晖,等.莱州湾海水中营养盐分布与富营养化的关系[J]. 海洋科学进展, 2006,24(3):329-335.[29] Wang X, Cui Z, Guo Q, et al. Distribution of nutrients and eutrophication assessment in the Bohai Sea of China [J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology,2009,27(1):177-183.Nutrient structure and nutrient limitation for phytoplankton growth in Bohai bay in the early summer.。
渤海近海柱样沉积物中石油烃类化合物的地球化学特征
渤海近海柱样沉积物中石油烃类化合物的地球化学特征王敏;吕双燕;贺世杰;王传远【摘要】[Objective]In order to reveal the influence of human action on the geographical eco-environment of Bohai Bay.[Methods]The vertical variation and composition of aliphatic hy-drocarbons and biomarker of the core sediments near offshore oil drilling platform from the Bohai Bay were exactly evaluated and characterized in terms of the molecular composition of the hydrocarbon compounds and their implication for the sedimentary environment.[Results]It can be shown that the most important organic source in core sediments from Bohai Bay is the terrestrial matter transported by the Yellow River.The sedimentary setting exchanged from the oxidative condition to the anoxic ones with the increasing depth at the 1 5 cm.[Conclu-sion]The distribution of petroleum hydrocarbon in studied area are consistent with the develop-ment periods of oil-gas exploration in the Bohai Bay.%【目的】揭示人类活动对渤海生态环境的影响,为人类活动对近海生态环境的影响评价和决策管理提供科学依据。
渤海湾西岸歧口—狼索子滩涂表层孢粉和藻类研究
渤海湾西岸歧口—狼索子滩涂表层孢粉和藻类研究
孙廷智;孟庆芬
【期刊名称】《海洋通报》
【年(卷),期】1990(009)005
【摘要】笔者对渤海湾西岸歧口~狼坨子滩涂表层沉积物中采集的9块样品进行了孢粉分析,共鉴定出30余种陆生植物花粉和蕨类孢子、两种水生植物花粉和一些淡、咸水藻类。
计算了花粉浓度和百分含量,并分析了藻类含量与潮位的关系。
发现木本植物花粉在高潮滩含量低,在低潮滩含量高。
另外地方性花粉多,区域性花粉少。
刺球藻的分布与潮水波及的大小有关,呈高潮滩<中潮滩含量<低潮滩含量的特征。
它反映了海相环境的增强。
【总页数】9页(P58-66)
【作者】孙廷智;孟庆芬
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】Q914.81
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4.渤海湾盆地歧口18-1油田沙二段层序地层及沉积相研究 [J], 尹楠鑫;李中超;国
殿斌;何康;孙廷彬;罗波波;程瑞英;张玲
5.南海184站深海沉积中孢粉、藻类研究及古环境分析 [J], 张玉兰
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渤海湾滨海湿地土壤微生物实验室简介
渤海湾滨海湿地土壤微生物实验室简介
佚名
【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》
【年(卷),期】2018(28)1
【摘要】渤海湾滨海湿地土壤微生物实验室以渤海湿地“水体-土壤-生物”生态环境系统为主体研究对象,围绕该环境中污染物在环境介质中的迁移、蓄积、代谢和转化过程,借助现代分析表征手段和方法,研究污染物的环境化学行为和生态毒理效应,以及土壤微生物在转化过程中的响应及作用.
【总页数】1页(P94-94)
【关键词】微生物实验室;湿地土壤;渤海湾;滨海;生态环境系统;生态毒理效应;环境化学行为;转化过程
【正文语种】中文
【中图分类】X22
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2.江苏滨海湿地不同演替阶段土壤微生物生物量碳质量分数特征及其影响因素 [J], 何冬梅;江浩;祝亚云;鲁小珍;王磊
3.江苏滨海湿地不同演替阶段土壤微生物生物量碳质量分数特征及其影响因素 [J], 何冬梅;江浩;祝亚云;鲁小珍;王磊
4.滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述 [J], 解雪峰;项琦;吴涛;蒋国俊;孙晓敏;朱明;濮励杰
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3种营养物质对极端嗜盐绿色杜氏藻生长的影响
3种营养物质对极端嗜盐绿色杜氏藻生长的影响
陈琴;张福;姜润林
【期刊名称】《苏盐科技》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】绿色杜氏藻(D.viridis)是一种单细胞的海洋微藻,由于其富含多种营养物质,具有极端嗜盐性及对环境极强的适应性而引起国内外研究者的兴趣.讨论3种营养物质葡萄糖、蛋白胨、卤虫干粉发酵液对绿色杜氏藻生物量的影响,结果表明最适宜杜氏藻生长的3种营养物质的浓度范围是:葡萄糖为70~90 g/L,干粉发酵液为0.1~0.8 g/L,蛋白胨为4~8 g/L.
【总页数】3页(P21-23)
【作者】陈琴;张福;姜润林
【作者单位】天津科技大学,天津,300222;天津科技大学,天津,300222;天津科技大学,天津,300222
【正文语种】中文
【中图分类】S9
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1.卤水Na+/Mg2+,Cl-/SO2-4比值对极端嗜盐绿色杜氏藻生长的影响 [J], 张福;刘同慧
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5.不同营养条件对极端嗜盐杜氏藻生长的影响研究 [J], 李可文;宋涛;程小莲
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重点考察光照对绿色杜氏藻生长的影响, 取三 瓶 150mL 的 15 Be 高浓卤水 , 其原 始藻密度 均为 1 . 1 10 cells /mL。其中两瓶分别于 24h 自然光和
4
人造光环境中培养 , 一瓶在黑暗中培养。 2 . 5 . 3 生物因子试验 因在自然条件下 , 在较高浓度卤水 ( > 10 B e ) 中, 杜氏藻和卤虫属于优势种群, 因此重点考察卤虫 活体、 卤虫干粉和卤虫干粉发酵液对绿色杜氏藻生 长的影响 , 以及卤水生态 , 生物种群的变化情况。取 四瓶 150mL 的 15 Be 高浓卤水, 使其原始藻密度均 为 1 . 1 10 cells/m L。其中一瓶加 入三尾卤 虫活
量的卤虫干粉发酵液。将样Ⅰ和样Ⅲ置于人造光中 培养, 将样Ⅱ置于黑暗中培养。 2 . 5 环境因子影响试验 2 . 5 . 1 化学因子实验 用 15 B e 卤 水 分 别 调 配 成 各 浓 度 梯 度 (1 . 33g /L, 2 . 67g /L, 4. 0g /L, 5 . 33g /L, 6 . 67g /L ) 的 不同无机离 子盐 ( NaC , l M gC l 2 和 Na 2 SO 4 ) 的 培养 液 , 加入藻种、 培养条件和细胞生长测试与耐盐试验 一致。
Study on B iolog ical Characteristic of the H alotolerant Dunaliella V irid is L iv ing i n theM ud F lat of Boha i Sea Gulf of Ch ina
LV - A iling, Z HANG Fu, MA Ruo- x in , JIANG Run- lin
图 1 从盐度为 5 B e 接种到不同盐度下 D. virid is 的对数生长曲线
由图 1 可知 , 从低 盐度 5 Be 转移 的 藻种 在 22 Be 和 25 Be 在前 42d 处于孢囊期 , 细胞呈圆形, 无鞭毛, 具小 瘤或粒状物 , 43d 后, 22 Be 的 藻体开 始颤动。接种到 3 Be 、 5 Be 、 8 Be 和 12 B e 的藻 种立即进入对数生长期, 生长快速, 到第 9d 基本处 于稳定期 , 到 50d仍没有下降的趋势。其中 3 B e 、
1 引言 广泛分布在世界各地的海洋、 盐地、 咸水湖、 盐 碱滩等卤水中的杜氏藻有 20 余种。目前研究较多 的品种有 D. salin a 、 D. vir id is、 D. ac idophila 、 D. parva、 D. barda w il 、 D. tertio lecta 、 D. pri m olecta 、 D. biochlata, 特别是杜氏盐藻 ( D. sa lin a) 和绿色杜氏藻 ( D. v iri dis) 具有很强的耐盐性, 尤其是 D. v irid is , 能够在极 端嗜盐环境下生长繁殖, 比 D. salin a 有更强的耐盐 性 , 是世界上迄今发现 的最耐盐的真 核光合生物。 在以往的报道中, 极端嗜盐绿色杜氏藻 ( D. v irid is) 被认为是盐生杜氏藻 ( D. salina) 的伴生藻
4 4
海湖盐与化工
21
0 . 15m o l/LN aC l~ 5 . 20m o l/LN aC l有 一 定 的 差 异。 其原因是中国渤海湾滩涂和美国大盐湖的不同生存 环境造就了在其生长的两 种绿色杜氏藻耐 盐性的 差异。 根据室内试验, 绿色杜氏藻的最适盐度范围是 3 B e ~ 8 Be , 自然界中绿色杜氏藻常在盐度 15 B e 以上占绝对优 势。这不是因 为高盐度最适 于其生 长, 而是因为它较其它藻类更能忍受高盐度。这与 Brock[ 21] 报道的规律一致。可见较低的盐度适合 绿色杜氏藻的快速繁殖, 而高盐度会抑制杜氏藻的 [ 5] 生长 , G inzburg 等认为其原因是 : ①高盐度降低了 CO 2 和 O2 的溶解度 , 由此导致代谢率降低。②高盐 度会降低了某些酶或运转载体的活性。③高盐度影 响细胞膜的正常功能。④细胞为维持渗透平衡, 需 要消耗一部分的能量。 耐盐试验结果表明 , 绿色杜氏藻对高渗震动的 适应比对低渗变化的适应速度慢 , 且外境变化幅度 越大 , 胞体形态变化越大, 藻适应速度越慢, 震幅较 大时 , 甚至出现休眠状态。 因此我们实验室养殖时, 可以到高盐度培养液 中保种, 到低盐度培养液中生长。但若实际生产中 大规模室外养殖时 , 考虑到敌害问题, 应适当提高盐 度。低盐有利于藻的生长和藻细胞内可溶性糖的合 成, 高盐有利于甘油的积累。利用绿色杜氏藻的这 些生物学特性 , 我们在进行大量生产时 , 根据用途的 不同 , 分别进行强化培养。用作水产动物饵料的绿 色杜氏藻转移到低盐度下大量繁殖 ; 用作提取甘油 等物质的藻种 , 转移到较高盐度下培养 , 以便更多的 积累各种有用物质。 3 . 2 繁殖特性 生长和生殖在不同的生活条件下会有很大的变 [ 6] 化, 按其特点, 杜氏藻的生活史可分 4 个阶段 : 营 养细胞和营养繁殖期、 胶群体期、 孢囊期和有性生殖 配子期。另外 , 试验中还观察到一种特殊的质粒生 殖方式, 藻体遭遇低渗后, 瞬间破碎为质粒, 经一段 时间后生长为正常细胞。 绿色杜氏藻在正常生长状态时通过显微镜常可 观察到细胞在运动中纵裂为二, 形成游离单倍体细 胞, 类似于原核细胞分裂。分裂旺盛时 , 显微镜镜下 常可见到 4 个 ~ 8 个新个体同时形成。此时处于无 性纵向分裂营养繁殖期。 绿色杜氏 藻在遭受营养 盐不足, 高温, 强 烈光
, 没有
收稿日期 : 2004 - 11- 22 基金项目 : 天津市教委科技发展基金课题 ( 编号 20021209) 作者简介 : 吕爱玲 ( 1979- ) , 女 , 山东人 , 研究生 , 研究方向 : 卤水生物资源开发与利用。
20 卤水中 , pH 值达到 7左右。
海湖盐与化工 2 . 5 . 2 物理因子试验
( College o fM arin e Sc ience and Eng in eering o f T ian jin Universit of Sc ience & T echno logy , T ian jin 300457 , Ch in a)
A bstrac t : T he article summ ar ized the b io log ica l character istic of the ha lo toleran t green a lg a D una liella v ir idis liv ing in the m ud flat o f Bohai Sea G u lf of Ch ina . Its contents inc luded the study on reproduction charac teristic , grow th cha racte ristic , to le rant charac teristic to salin ity and adaptab le ab ility to env ironm ental fac to r o f h igh enr iched brine ( inc lud ing che m ica l facto r , phy sics factor , b io log ical factor). K ey word s : D unaliella v iridis ; b io log ica l characteristic ; env ironm enta l fac to r
第 34 卷第 3期
在实验室 , 试验用培养液采用天然卤水经脱脂 棉过 滤 后, 调 配 成 15 Be , 加 入 0 . 11g L 尿素 和 0 . 0114g L磷酸二氢钠 , 经高 压蒸汽灭菌消毒, 冷却 后备用。将原始藻种接种到该培养液中, 进行适应 性扩大培 养, 然 后使 用水滴 分离 和平 板分离 的方 [ 2] 法 进行藻种纯化 , 得到纯种的绿色杜氏藻。 2 . 2 耐盐试验 试验用藻种先在 5 Be 和 25 Be ( 饱和 ) 培养 液 , ZPQ - 350 智能气候培养箱中预培养 7d , 从而得 到低高两种不同盐度梯度的原始藻种。试验用培养 液由 25 Be 的饱和卤水和淡水分 别用脱脂棉过滤 后 , 调 配 成 0 B e 、3 Be 、5 Be 、8 Be 、12 Be 、 15 Be 、 18 Be 、 22 Be 和 25 Be 共 9 个盐度梯度, 同 时设置平行组, 加入 0 . 11g L 尿素和 0 . 0114g L 磷 酸二 氢 钠, 经 高 压 蒸 汽 灭 菌 消 毒 冷 却。分 别 在 250mL 的锥 形瓶中 装 150mL 9 个盐度 梯度的 培养 液 , 将处于对数生长期的 5 B e 和 25 Be 的藻种分 别接种于 上述 培养 液, 使原 始藻 种密度 为 2 . 0 10 cells/mL。每天取样一次 , 用 0 . 1m L 血球计数板 ( XB - K - 25 ) 在 光 学 显 微 镜 下 ( BH - 2 型 , 0 lym pus) 直接计算出极端嗜盐绿色杜氏藻细胞的密 度 ( 10 ce lls/mL ) 。从 而对绿色 杜氏藻进 行低渗和 高渗震动试验。 2 . 3 繁殖试验 在上述实验中接种、 培养绿色杜氏藻的各个环 节或在其不同的生长阶段用显微镜跟踪观察绿色杜 氏藻的繁殖情况。 2 . 4 生长试验 取三瓶 150mL 灭菌冷却后的培养液, 编号为样 Ⅰ ( 光合自养 )、 样Ⅱ ( 异养 ) 和样Ⅲ ( 混合生长 ) , 加 入等量处于对数生长期的绿色杜氏藻, 使其原始密 度均为 1. 71 10 cells/m L, 在样Ⅱ和样Ⅲ中加入等
第 34 卷第 3 期
海湖盐与化工
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中国渤海湾滩涂极端嗜盐绿色杜氏藻 生物学特性研究 ( 二 )
吕爱玲, 张 福 , 马若欣, 姜润林 300457) (天津科技大学海洋学院 , 天津