我国东海4 种赤潮藻的细胞氮磷营养储存能力对比 吕颂辉 , 李 英

2006年 6 月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2006

收稿日期：2005−12−14，修回日期：2006−02−16

基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(编号：2001CB409704)；广东省科技计划重大攻关基金资助项目(编号：200113)；广州市科技

计划基金资助项目(编号：2003z3-c7361)

作者简介：吕颂辉(1963−)，男，安徽省旌德县人，博士，副教授，主要从事藻类学和赤潮研究.

我国东海4种赤潮藻的细胞氮磷营养储存能力对比

吕颂辉1

， 李 英2

(1. 暨南大学赤潮与水环境研究中心，广东 广州 510632； 2. 暨南大学水生生物研究所，广东 广州 510632)

摘 要：以我国东海海域近年来的4种代表性赤潮藻(硅藻中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻、甲藻东海原甲藻和链状亚历山大藻)作为研究对象，测定和对比了其细胞氮磷营养储存能力及藻细胞利用胞内储存营养进行生长繁殖的生长潜力. 结果表明，2种甲藻的R N 值(41.5和42.4)和R P 值(4.3和10.7)都明显高于2种硅藻的R N 值(2.6和6.0)和R P 值(2.5和1.2)，4种赤潮藻在生活史策略上的差异决定了我国东海春季甲藻赤潮与硅藻赤潮呈现出演替型爆发的态势；2种甲藻的t N 值(5.32和6.81 d)和t P 值(2.08和4.31 d)明显高于2种硅藻的t N 值(0.56和1.24 d)和t P 值(0.53和0.13 d)，2种甲藻的高生长潜力和k −生活史策略都有助于我国东海春季东海原甲藻和链状亚历山大藻伴生赤潮呈现出长时间持续的态势. 关键词：赤潮藻；氮；磷；奢侈系数；生长潜力；r −k 策略者

中图分类号：Q949.2 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2006)03−0439−06

1 前 言

引发海洋赤潮现象的生物绝大多数都是单细胞藻类[1]. 藻类细胞的化学组成并不是恒定不变的，而是会随其生存环境的变化而发生相应的改变[2,3]. 一般认为，在藻类细胞内普遍存在有“营养库”，在适合条件下可以过量储存某些营养元素，如氮[4]、磷[5]、锌[6]、铁[7]等，以供长期使用，Ketchum [8]最先发现这种现象并称之为“奢侈消费(Luxury consumption)”. 此外，研究也表明，不同种类的藻细胞对营养元素的储存能力存在明显差异[4,5]. 藻类细胞的营养储存现象有利于藻类克服外界环境的变化，度过营养盐缺乏时期[9]；而不同种类的藻细胞营养储存能力的差异则对于决定藻类种群的生态对策及种群在群落中的竞争结局都有重要意义[10,11].

自2000年以来，我国东海长江口和浙江沿岸海域春季常常爆发硅藻和甲藻演替性的赤潮，初期是以中肋骨条藻(Skeletonema costatum )、柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissma )或尖刺拟菱形藻(P . pungens )等为优势种的硅藻赤潮，随后常常可演替为爆发面积大、持续时间长的以东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense )和链状亚历山大藻(Alexandrium catenella )为伴生优势种的甲藻赤潮[12−15]，海洋学界对此密切关注，并开展了相关研究，但目前尚无关于东海常见赤潮藻的细胞氮磷营养储存能力的相关报道. 本研究选取了东海赤潮高发海域4种有代表性的赤潮藻(2种硅藻为中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻，2种甲藻为东海原甲藻和链状亚历山大藻)作为研究对象，测定和对比了4种赤潮

藻的细胞氮磷营养储存能力及藻细胞利用胞内储存营养进行生长繁殖的生长潜力，并且从赤潮藻细胞氮磷营养储存现象的角度分析和探讨了我国东海近年来春季赤潮爆发态势的内在规律.

2 材料与方法

2.1 实验藻种

实验用中肋骨条藻、尖刺拟菱形藻、东海原甲藻和链状亚历山大藻均分离自东海赤潮高发海域，经纯化后用f/2培养基培养，保存于暨南大学藻种室. 2.2 主要仪器设备

Mill −Q Academic 超纯水系统(美国Millipore 公司)，TU −1900双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，Biofuge stratos 台式冷冻高速离心机(美国Sorvall 公司)，4041型手动真空泵抽滤器(美国Pall 公司)，MFS 0.45 μm 混合纤维脂膜(日本Advantec 公司)，Olympus CH30光学显微镜(日本Olympus 公司)，XT5401−CC275TLH 型智能人工气候箱(杭州雪中炭恒温技术有限公司). 2.3 藻类培养条件

4种赤潮藻培养条件参数均参照东海原甲藻的最适生长条件进行设置，培养温度(20±1)℃，光强100 μmol/(m 2⋅s)，光暗周期(L/D)12 h:12 h ，人工海水盐度为30.5. 磷限制f/2培养基：将f/2培养基中磷的初始浓度由32 μmol/L 调整为4 μmol/L ，其余组分及其浓度保持不变，此培养基中氮磷比值(N/P)为220:1. 氮限制f/2培

养基：将f/2培养基中氮的初始浓度由880 μmol/L调整为44 μmol/L，其余组分及其浓度保持不变，此培养基中氮磷比值(N/P)为1.375:1. 2.4 实验操作流程

实验流程如图1所示.

图1 实验流程图

Fig.1 Flow chart of experimental set-up

先培养处于指数增长期的高浓度藻液(中肋骨条藻的细胞浓度为105 mL−1左右，尖刺拟菱形藻、东海原甲藻和链状亚历山大藻的细胞浓度分别为104 mL−1左右). 将培养好的藻液离心浓缩(4种藻的离心转速和时间依次为3000 r/min, 5 min; 2500 r/min, 5 min; 1000 r/min, 7 min; 500 r/min, 5 min)，倾去上清液后，用无菌人工海水洗涤，然后再离心浓缩，倾去上清液，得到介质中无氮、无磷的预备藻体. 使用预备藻体，按图1的实验流程分别进行4种赤潮藻目标藻体的制备和细胞氮磷营养储存能力的测定. 实验同时设置2个平行，最后取平均值.

2.5 测定和计算方法

细胞数量的测定：使用0.1 mL浮游生物计数框在显微镜下计数得出细胞数量.

细胞大小的测定：用目镜测微尺测量，随机选择50个细胞，分别测量细胞的长度和宽度，最终求出平均值.

总氮测定：碱性过硫酸钾氧化−紫外分光光度法[16].

总磷测定：过硫酸钾氧化−孔雀绿−磷钼杂多酸分光光度法[16].

储存能力的计算[17]：R=Q max/Q min，式中R为奢侈系数，代表藻细胞对营养元素的储存能力，Q max为藻细胞的最大氮(或磷)额度(pg/cell), Q min为藻细胞的生存氮(或磷)额度(pg/cell).

生长潜力的计算[18]：t=ln R/μmax, 式中μmax为藻细胞最大生长速率(d−1)，t为生长潜力(d)，即藻体利用细胞内储存的营养，以最大生长速率生长所能持续的时段.