海洋微藻分类生态及生物活性物质研究

第40卷　第2期厦门大学学报(自然科学版)V o l.40　N o.2　2001年3月Jou rnal of X iam en U n iversity(N atu ral Science)M ar.2001　

文章编号:043820479(2001)022*******海洋微藻分类生态及生物活性物质研究

高　亚　辉

(厦门大学生命科学学院,福建厦门　361005)

摘要:海洋微藻是海洋中的主要初级生产者,它们的盛衰直接或间接地影响着整个海洋生态系的生产力,因此,与渔业资源、水产养殖、环保、地质等密切相关;海洋微藻的分类和生态研究是海洋生态系统结构和功能研究的基础.另一方面,近年来,随着陆地资源的衰竭和环境问题的日益突出,海洋微藻资源成了人们关注的热点,尤其是利用现代生物技术开发利用微藻资源及微藻与环境的关系问题等方面研究得到了科学家和各国政府的高度重视.我国海洋微藻资源丰富,过去对海洋微藻的分类学和生态学研究已取得一定成果,这些成果的应用和开拓新的研究课题是目前海洋微藻研究的2个重要方向.厦门大学在海洋硅藻研究方面的成果一直处于国内领先水平.近年来,在分类生态基础上,不断开展新的研究,在海洋微藻分类学和生态学、微型硅藻和微型浮游植物生态、海洋微藻生物活性物质、微藻生物分子标记物、微藻胞外产物、及有害赤潮微藻的分离培养和生物学特性等方面研究取得了较好的进展.

关键词:海洋微藻;分类;生态;生物活性物质

中图分类号:Q949.27文献标识码:A

海洋微藻是海洋生态系统中的最主要初级生产者,也是海洋生物资源的重要组成部分,具有种类多、数量大、繁殖快等特点,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着极其重要的作用.它们的盛衰直接或间接地影响着整个海洋生态系的生产力,因此,与渔业资源、水产养殖、环保、地质等密切相关.微藻本身营养丰富,富含蛋白质,可以作为单细胞蛋白(SCP)的一个重要来源.而且富含能产生不寻常的脂肪、多糖、蛋白、类胡萝卜素等生物活性物质.因此,微藻在医药、食品、水产养殖、农业及环保等领域具有重要开发价值.

我国海洋微藻资源丰富(已记录的近2000种),近年来,随着陆地资源的衰竭,丰富的海洋微藻资源成了人们关注的热点,海洋微藻在保健食品、药物、饲料、化妆品、生物农药、污水治理等方面展现出了广泛的应用前景.

厦门大学是我国藻类学研究中心之一,是海洋硅藻研究的发源地,从30年代由我国著名

收稿日期:2001202215

基金项目:国家自然科学基金(39070192、39370539、49806004)和国家自然科学基金“九五”重大项目资助项目

作者简介:高亚辉(1963-),男,教授.

硅藻学专家金德祥教授开创以来,从不间断,尤其是在硅藻分类、生态方面先后承担国家重点项目、国家自然科学基金、教委博士点基金等研究项目,获国家教委科技进步二等奖、福建省科技进步奖等奖励;出版了《中国海洋底栖硅藻类》、《中国海洋浮游硅藻类》等专著10本及有关论文100多篇;研究成果一直处于国内领先水平;在硅藻标本种类鉴定方面在国内外都具有权威性.本文在对海洋微藻的国内外主要研究动态进行综述的基础上,对厦门大学在该领域的研究历史、进展和主要成果进行总结性的综述.由于手头资料有限,错误和遗漏之处在所难免,敬请批评指正.

1　国内外研究动态

微藻虽然是地球上出现最早的生物,但由于它们个体微小(一般只有几微米到十几微米或几十微米),一般要用显微镜才能看到,所以对它们的研究起步较晚.对海洋微藻来说,早期研究主要集中在微藻的分类学和生态学方面,特别是海洋硅藻由于它们的数量和种类优势及在海洋生态系中的重要作用,对它们的分类研究很早就引起了人们的重视,在19世纪末20世纪初就出现了不少分类学专著,如Schm idt A .1874～1959年的《A tlas der D iatom aceenkunde 》,

V an H eu rck H 1880

～1885年的《Synop sis des D iatom ees de B elgique 》等.在20世纪,海洋微藻的分类和生态研究得到了巨大的发展,特别是五六十年代以后随着电镜的出现,对海洋微藻的分类和细胞结构的认识迈进了一大步,尤其是一些细胞微小的微型浮游植物(nanop hytop lank ton )种类(细胞大小为3～20Λm ,如微型硅藻nanodiatom )和超微型浮游植物(p icop hytop lank ton )种类(细胞大小为<3Λm ,如兰细菌cyanobacteria ).不断发现了一些新的种类,并发现了过去采集时往往被忽略的微型和超微型浮游植物在海洋生态系统中的重要作用.

90年代末,随着分子生物学、流式细胞仪(F low cytom eter ,FC M )等现代化技术的发展,对海洋微藻的认识又是一个重大飞跃,这主要在于利用这些技术对一些超微型浮游植物种类的鉴定和用常规方法难于界定的疑难种类的鉴定和在海洋生态系统物流和能流研究中应用这些技术来快速分析测定微型和超微型浮游植物的生物量.

近几十年来,由于受环境污染的影响,赤潮(R edtide )问题日益突出,尤其是有害藻赤潮(H arm fu l A lgal B loom ,HAB )已成了全球性的一大自然灾害.而引发赤潮的主要生物即海洋微藻,它们是指某些海洋微藻由于受各种因素的影响在短时间内爆发性大量繁殖,引起海水变色的一种现象.有害赤潮可通过消耗水中氧气、堵塞鱼类呼吸器官、分泌藻毒素或累积毒素等途径造成鱼虾贝类大量死亡和危害人类健康.为此,联合国政府间海委会(I O C )和国际海洋研究委员会(SCO R )于1998年联合发起了“全球有害赤潮生态学与海洋学研究计划,GEO HAB ,

Global Eco logy and O ceanograp hy of H arm fu l A lgal B loom s ”

,协调世界各国相关的(有害赤潮)研究活动.我国也成立了相应的组织(CEO HAB ).70年代尤其是80年代中期以后,随着我国沿海经济的发展,海洋环境污染问题日益突出,赤潮已成为我国沿海频繁发生的一种海洋灾害和不容忽视的海洋环境与生态问题,危害特别严重的赤潮,一次就能造成几亿元的经济损失,并能影响到几千平方公里的海域.赤潮问题开始在中国引起了广泛的重视,国家和有关部门开始设立了赤潮研究专项.

对海洋微藻研究的另一方面热点是生物活性物质,由于海洋微藻种类多,营养丰富、富含

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