砂质海岸底栖硅藻的研究进展

文章综述了国内外关于砂质海岸底栖硅藻的研究进展。作为砂质海岸主要的植物群,底栖硅藻通过一系列机制以适应多变的沙生环境。在潮间带的沉积物中,底栖硅藻是初级生产力和沙滩食物网的重要组成部分。沉积物、温度、盐度、光照、营养盐和生物因素等等都会对底栖硅藻的生长和群落分布产生影响。近年来,陆续有了关于我国潮间带底栖硅藻群落分布特征的研究,但总体来说,关于沙生境底栖硅藻的研究相对较少,需要进一步的调查以完善我国的硅藻生态学研究。

两种海洋底栖硅藻的培养条件研究

对春夏季节采集于中国海南琼海鲍鱼场的底栖硅藻进行分离纯化,对得到的亚历山大菱形藻(Nitzschia alexand-rina)和矮小卵形藻(Cocconeis diminuta)两种底栖硅藻进行了单因子最佳培养条件的实验研究.培养两种底栖硅藻的营养盐最佳浓度、盐度、光照强度、温度条件分别为:亚历山大菱形藻:NO3--N 2.5 mg/L,PO33--P 0.5 mg/L,Fe-EDTA-Fe 0.1mg/L,SiO23-Si 0.5 mg/L,35,5 500 lx,30℃.矮小卵形藻:NO3--N 2.5 mg/L,PO43--P 1.5 mg/L,Fe-EDTA-Fe 0.1 mg/L,SiO32--Si 0.5 mg/L,30,3 300 lx,30℃.实验结果表明:两种底栖硅藻所需的NO3--N的浓度较前人报道的其他硅藻培养的实验结果偏低且影响不大,其他营养盐成分铁、硅、磷对硅藻生长有较大影响;基础生态因子温度、盐度和光照影响也较大,温度对这两种硅藻的生长影响最为显著.本研究数据拟对鲍苗种生产中饵料底栖硅藻培养起参考作用.

无毒防污涂料表面底栖硅藻附着评价的实验方法

在实验室培养了底栖硅藻目标附着生物,利用显微镜、图像处理技术等实验研究了底栖硅藻在低表面能无毒防污涂层上的附着面积分数,并测定了附着底栖硅藻的叶绿素a值。研究结果表明,文中提出的海洋生物附着评价实验方法科学有效,并且附着底栖硅藻的叶绿素a值与其在无毒防污涂层上的附着面积分数成反比。

光照和盐度对8种底栖硅藻生长及其生理生化成分的影响

研究了不同光照强度和盐度条件对8种海洋底栖硅藻生长及其生理生化成分的影响.结果表明:8种底栖硅藻生长最适光照强度和盐度不完全相同,其范围分别为1500-5500 lx和25-40;硅藻的理化成分受光照和盐度条件影响也较大,其含量均呈现低-高-低的变化趋势.光照低于1500 lx、盐度低于25或光照、盐度高于最适值时均不利于理化成分的积累,但高于最适光强时利于胞内外总糖的产生;光强高于5500 lx,盐度高于40时,总脂肪含量几乎不增加甚至急剧下降.

盐度和pH对底栖硅藻胞外多聚物的影响

研究了盐度和pH值对底栖硅藻新月筒柱藻(Cylindrotheca closterium(Ehr.)Reimann etLewin)增殖、蛋白质含量和胞外多聚物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的影响.结果表明新月筒柱藻最适生长的盐度和pH值分别是15和8,属半咸水性生活.高盐度(>15)和低pH值(<pH8)的胁迫促进了胞外多聚物(EPS)的积累,说明EPS的存在可能有利于缓解外界的不利条件.胶体EPS和附着EPS对盐度和pH值的响应不同,反应了两种EPS功能上的差异.盐度和pH值对新月筒柱藻胞内碳水化合物的影响不显著.

温度对8种底栖硅藻生长及其理化成分的影响

考察了不同温度对8种底栖硅藻生长及其理化成分的影响.结果表明:温度低于15℃或高于30℃均不利于细胞生长,同时也不利于胞内理化成分的积累.在15~25℃之间细胞比生长速率及主要理化成分(叶绿素、胞内蛋白和多糖、胞外多糖及总脂肪)含量均可达到最大,而不同藻种的理化成分最大含量也有较大的差异,最高和最低叶绿素含量差值可达8.0 mg/L,胞内蛋白含量差约4.0%多糖含量差约14.0%,总脂肪含量差约为8.0%,胞外多糖浓度含量差约15mg/L.

海洋底栖硅藻筛选及其生物学和营养成分分析

采用平板法从大连近海筛选底栖硅藻,利用扫描电子显微技术(SEM)进行鉴定,并将筛选出的硅藻培养于f/2培养基中,分别对其生物学特点(包括细胞形态、附着能力和细胞壁特点)及营养成分(包括细胞内蛋白质、总糖、粗脂肪和灰分)进行分析.共筛选出双菱缝舟藻、半裸舟形藻、双尖菱板藻细头变种、易变双眉藻眼状变种、盔状舟形藻、菱形藻、小形舟形藻和咖啡形双眉藻8种微型底栖硅藻,其细胞大小为35.9μm×9.6μm^6.7μm×3.3μm,比生长速率为0.31~0.56 d-1,细胞壁较薄及附着强度等生物学特点适宜不同生长阶段底栖水产经济动物幼体的摄食习性;细胞内蛋白质、总糖、粗脂肪和灰分质量分数分别为2.22%~22.97%、1.40%~27.36%、19.98%~35.41%和19.79%~41.03%,其中半裸舟形藻、易变双眉藻眼状变种、盔状舟形藻、菱形藻和小形舟形藻的营养成分含量相对较高,具有作为鲍和海胆等海洋经济动物早期生长所需的底栖硅藻饵料的开发和利用价值.

北京河流底栖硅藻沿城乡梯度带空间分布及其季节变化

研究了北京市区沿城乡梯度带河流底栖硅藻的空间分布及其季节变化特征。通过在2014年的春季、夏季和秋季在山区对照溪流、城市上游河道和城市下游河道3个样区,共23个样点进行了底栖硅藻样品采集。分析表明,主要优势种的空间差异明显。在对照溪流,主要优势种为极小曲丝藻(Achnanthidium minutissimum);在城市上游河道,主要优势种分别为短文假十字脆杆藻(Pseudostaurosira brevistriata)和连结十字脆杆藻腹面变种(Staurosira construens var.venter);在城市下游河道,主要优势种为谷皮菱形藻(Nitzschia palea)。然而,3个样区内的主要优势种相对丰度季节变化较小(P>0.05)。其中,A.minutissimum及P.brevistriata的季节变化特征均为春季>秋季>夏季,而S.construens var.venter及N.palea的季节变化特征均为春季>夏季>秋季。结果发现,北京市城乡梯度带的河流硅藻种类组成差异较大,但主要优势属种季节变化相对较小,表明硅藻种类能较好地反映城乡梯度带的河流环境变化状况,可用于北京市河流水质生物监测。

底栖硅藻生物膜附着基对扇贝幼虫附着和变态的影响

为了建立生态、高效的扇贝幼虫附着和变态诱导技术,采用底栖硅藻生物膜附着基对栉孔扇贝和海湾扇贝开展了附着和变态诱导的现场实验。实验围绕底栖硅藻在扇贝幼虫培育池内的数量变动、存活状态、在栉孔扇贝食谱组成中的贡献以及其对两种扇贝附着和变态的诱导效果开展。结果表明,底栖硅藻附着基能极显著提高海湾扇贝和栉孔扇贝幼虫的附苗量和变态率(P<0.01)。在海湾扇贝实验中,底栖硅藻处理组比对照组附苗量提高220.19%(P<0.01),变态率和壳长两组差异不显著(P>0.05)。在栉孔扇贝实验中,底栖硅藻处理组比对照组附苗量提高43.02%(P<0.01),变态率提高87.31%(P<0.01),底栖硅藻处理组壳长和对照组差异不显著(P>0.05)。对照组附着基比对照组早3d检查到变态的稚贝。底栖硅藻附着基在进入幼虫培育池的黑暗环境后光合作用受限,对于扇贝幼虫的日常管理导致底栖硅藻脱落,数量有一定的下降,但丰度最终能保持为56.0-183.9个/mm2。使用基于混合模型对栉孔扇贝稚贝食物来源进行分析结果显示金藻Isochrysis galbana对稚贝的食物贡献较高,底栖硅藻的贡献较低,其0.95水平的置信区间的贡献率为0%-44%,表明底栖硅藻也是扇贝物来源之一。本研究为底栖硅藻生物膜在贝类幼虫附着变态过程中作用的研究奠定了良好的基础,并为生态、高效的商业化苗种培育提供理论和技术支撑。

浙江义乌市城镇化对溪流底栖硅藻群落的影响

于2010年4月调查了浙江省义乌地区5个参照和9个城镇溪流样点的理化性状、底栖硅藻群落及所在流域土地利用。Spearman秩相关分析表明,流域城镇化强度指标——不透水地表面积比与电导率、总氮和磷酸盐等理化因子呈显著正相关,也与喜富营养型硅藻与耐污型硅藻比例呈显著正相关。非度量多维尺度分析(NMDS)与相似性检验(ANOSIM)分析表明,参照溪流与城镇溪流的底栖硅藻群落具有显著差异。参照溪流底栖硅藻平均密度(5.67×105cell.cm-2)低于城镇溪流(6.11×106cell.cm-2),并且参照溪流运动型、富营养型和耐污型硅藻比例也显著低于城镇溪流。城镇溪流优势种是Na-vicula minima(50.75%),参照溪流为Rhoicosphenia abbreviate(55.71%)。典范对应分析(CCA)表明,森林面积比、底质组成、二氧化硅、电导率、钙离子和镁离子是影响研究样点底栖硅藻群落的主要环境因子。研究结果证实,城镇化会显著改变城市溪流底栖硅藻群落结构,底栖硅藻可作为评价溪流生态质量的指示生物。

盐度和营养限制对盐田底栖硅藻披针舟形藻生长及胞外多糖产率的影响

从台南盐场藻垫中分离得到底栖硅藻披针舟形藻(Navicula lanceolata),该藻生长的最适盐度是1.6%NaCl。在最适盐度之上,随着盐度增大,藻细胞生长受到轻微抑制。氮磷营养限制条件下披针舟形藻生长受到严重抑制,氮营养限制比磷营养限制对藻生长的抑制作用更显著。高盐度和氮磷营养限制条件下,披针舟形藻胞外多糖(EPS)产率都明显增加,氮营养限制比磷营养限制对EPS产率的促进作用更显著。这表明在盐田高盐和氮磷营养限制条件下披针舟形藻产生更多的EPS,有利于藻垫的形成和稳定。

4种海洋底栖硅藻4个培养时期总脂及脂肪酸动态考察研究

对大连近海分离到的4种海洋底栖硅藻4个培养时期(3、8、15、25 d)的总脂含量变化及脂肪酸组成进行了动态测定和分析.结果表明:4种海洋底栖硅藻细胞内总脂含量均较高,其中培养8 d的半裸舟形藻总脂含量最高,占干重的49.1%.在培养过程中,C16∶0和C16∶1含量始终较高,分别为5.79%-59.15%和19.26%-73.73%.除菱形藻外,其他3种底栖硅藻脂肪酸组成不仅较丰富,而且均检测到含有EPA和DHA.综合考虑脂肪酸多样性、EPA和DHA含量以及生物量,半裸舟形藻、小形舟形藻和双尖菱板藻细头变种分别在8、15和8 d适宜采收作饵料.

氮、磷、铁、硅营养盐对底栖硅藻生长速率的影响

用原位光密度测定法探讨了铁、硅单因子营养盐及氮、磷、铁、硅多因子组合对３种底栖硅藻生长速率的影响。单因子试验结果表明，对盾卵形藻小形变种、咖啡形双眉藻和柔软舟形藻，ＦｅＥＤＴＡ都明显优于柠檬酸铁，其铁的最适浓度均为０５ｍｇ／Ｌ，而硅盐中硅的最适浓度约为２５ｍｇ／Ｌ。多因子组合试验结果表明，培养这３种底栖硅藻的氮、磷、铁、硅的最佳浓度（ｍｇ／Ｌ）及配比为：盾卵形藻小形变种５０∶０２５∶０５∶２０；咖啡形双眉藻２５∶１０∶１０∶２０；柔软舟形藻５０∶０１５∶０５∶２０。

海洋底栖硅藻细胞中矿物元素含量分析

采用火焰原子吸收分光光度法对八种海洋底栖硅藻细胞中Mg,Fe,K,Ca,Mn,Zn,Cu,Ni,Pb,Cr,Cd共11种矿物元素的含量进行了测定。方法的相对标准偏差<6.85%,相关系数为0.9989～0.9999,回收率95%～103%。结果表明,所筛选的八种海洋底栖硅藻中含有较丰富的常量元素和微量元素,常量元素Mg,Fe,K,Ca的含量为10-1～102mg.g-1数量级,微量元素Mn,Zn,Cu,Ni的含量为10-3～10-1mg.g-1数量级。其含量依次为Mg>Fe>Ca>K>Mn>Zn,Cu和Ni的含量极少,有害重金属元素Pb,Cr和Cd含量极微。Mg,K和Mn含量最高的是半裸舟形藻,分别为(17.2240±0.0302)mg.g-1SD,(1.7885±0.0939)mg.g-1SD和(0.2253±0.0011)mg.g-1SD。Fe(4.2314±0.0309)mg.g-1SD),Zn(0.1167±0.0029)mg.g-1SD),Cu(0.0227±0.0007)mg.g-1SD)和Ni(0.0147±0.0005)mg.g-1SD)含量最高的是双尖菱板藻细头变种,而菱形藻细胞中Ca(6.3537±0.0412)mg.g-1SD含量最高。

大连地区仿刺参养殖池塘底栖硅藻生产状况的周年变化研究

通过周年取样、分析测定和生物量统计等方法对大连地区仿刺参养殖池塘底栖硅藻生产状况的周年变化进行了研究。结果发现,试验池塘底栖硅藻初级生产力均值为(3.52±0.21)g/(m2.d),其值变化为1.12～7.63g/(m2.d),最大值出现在8月初,最小值出现在3—4月;底栖硅藻初级生产力与pH呈显著正相关,并受透明度及pH与透明度交互作用影响;底泥叶绿素a与透明度呈极显著负相关。

氮、磷营养盐对底栖硅藻的生长及生化组成影响

目的:研究了从福建连江海域分离得到的一株野生底栖硅藻(Nitzschia.constricta)的生长和生理特性。方法:测定了在不同氮磷浓度条件下比增长速率、色素,以及不同时期底栖硅藻蛋白和胞外多糖的积累情况。结果:当硝酸氮浓度为900mg/l时,获得最大比增长速率0.21和叶绿素a含量4.31mg/l、类胡萝卜素含量3.44mg/l、胞外多糖产率90.57μg/ml。当氮浓度为75mg/l时,在第10d得到最大蛋白产率28.90μg/ml。当磷浓度为4.4mg/l时,可得到最大比增长速率0.13、叶绿素a含量3.42mg/l、类胡萝卜素2.82mg/l、蛋白含量23.16μg/ml,无磷培养基中第5d的胞外多糖产率最高13.51μg/ml。结论:氮磷营养盐浓度的增加促进了此种底栖硅藻的生长,但不一定会促进蛋白及胞外多糖的产生。

底栖硅藻新月筒柱藻对锌胁迫的生理学效应

采用流式细胞仪检测细胞增长与色素含量、原子火焰吸收光谱法测定金属含量以及显微镜观察细胞状态等方法研究了红树林底栖硅藻新月筒柱藻(Cylindrotheca closterium(Ehr.)Re im ann and Lew in)暴露在重金属锌96 h内的细胞增长、光合色素含量和细胞形态结构等胁迫效应,以及锌在藻细胞内外动态分布的情况.结果为:(1)在Zn2+浓度小于10mg/L范围内,锌对新月筒柱藻的细胞增长和色素含量均无显著抑制作用.(2)1 mg/L和10 mg/L的Zn2+对藻细胞内的叶黄素和叶绿素a的产生都有促进作用.(3)在实验开始的24 h内,藻细胞处在低Zn2+浓度(1 mg/L)时,藻细胞胞内吸收的Zn2+大于胞外吸附的Zn2+.而藻细胞处在高Zn2+浓度(10 mg/L)时,胞外吸附的Zn2+较胞内吸收的大,细胞内Zn2+的含量处在较低水平,从而促进细胞的增长和色素的合成并使细胞免受外界高浓度锌的毒害.可见,新月筒柱藻正是通过改变对锌的富集方式,以保持细胞内锌含量的相对稳定来适应不同浓度锌的胁迫.

含PTFE氟碳涂层表面形貌对底栖硅藻附着的影响

研制了分别添加10%、20%、30%PTFE粉末的氟碳涂料,利用扫描电镜和表面形貌仪研究了涂层中PTFE含量对涂层表面形貌的影响,借助生物、体视显微镜和图像分析方法研究了涂层形貌对海洋底栖硅藻附着的影响。结果表明,随着氟碳涂层中PTFE含量的增加,涂层的表面粗糙度降低,涂层上底栖硅藻的附着量随之减少。底栖硅藻在水平放置涂层上的附着量远高于在竖立放置涂层上的附着量,并且更易于附着于表面存在微细缝隙的涂层上。这些结果为研发新型无毒低表面能防污涂料提供了实验和科学依据。

底栖硅藻种类和密度对仿刺参幼体和稚参生长与成活的影响

在水温为22.0~26.0℃下,研究了不同密度的圆筛藻Coscinodiscus sp.、舟形藻Navicula sp.和双肋藻Amphipteura sp.及其等比例组合对仿刺参Apostichopus japonicus体长为400~500μm的樽形幼体变态、附着及生长和成活的影响。结果表明：在单一硅藻组中,圆筛藻组幼体的附着率最高（13.3%±2.2%）,显著高于舟形藻（6.9%±1.8%）和双肋藻组（5.9%±0.7%）（P〈0.05）;混合硅藻组的附着率均高于单一硅藻组,其中圆筛藻＋舟形藻组幼体的附着率（23.2%±3.2%）显著高于对照组（18.0%±2.16%）（P〈0.05）。混合藻类密度为1~25万个/cm2时,幼体的附着率（27.2%±4.28%）均显著高于对照组（P〈0.05）。经过46 d的饲养,单一和混合藻类组幼参的最终体长（P〈0.01）和成活率（P〈0.05）均显著低于对照组。稚参变态附着后至体长为700~800μm的10 d内,以3种混合底栖硅藻为食物,之后以营养来源丰富的人工饵料为食,可明显提高仿刺参的生长速度和育苗成活率。

几种植物生长物质对底栖硅藻生长速率的影响

用原位光密度测定法探讨了三十烷醇(TA) 、吲哚乙酸(IAA) 、赤霉素(GA3) 对盾卵形藻小形变种、柔软舟形藻生长速率的影响。单因子试验结果表明: 3 种植物生长物质对两种底栖硅藻的生长速率有明显的促进作用, TA 对两种底栖硅藻促进生长的最佳质量浓度为1-0 mg/L;IAA 对盾卵形藻小形变种、柔软舟形藻促进生长的最佳质量浓度分别为1-0,0-1 mg/L; GA3 对盾卵形藻小形变种、柔软舟形藻促进生长的最佳质量浓度分别为1-0 , 0-5 mg/L。正交多因子组合试验结果表明: 培养两种底栖硅藻的TA、IAA、GA3的最佳质量浓度(mg/L) 及配比为: 盾卵形藻小形变种0-5∶0-5∶1-0 ; 柔软舟形藻1-5∶0-5∶0-5 。