重金属锌对绿藻缘管浒苔光合生理特性的影响

以绿藻缘管浒苔(Ulva linza)为实验材料,分析不同浓度的锌离子(Zn^(2+))对缘管浒苔光合生理特性的影响。随Zn^(2+)浓度升高,缘管浒苔的相对生长速率显著降低。与对照组相比,相对生长速率分别降低了37.8%,42.1%,76.8%和88.4%;藻体的呼吸作用速率和净光合作用速率随之降低,当Zn^(2+)浓度为200μmol/L时,呼吸作用速率和净光合作用速率与对照组相比分别降低了68.1%和93.0%;藻体最大量子产量也不断降低,最低可至0.3。同时发现,50μmol/L Zn^(2+)处理时可促进藻体Chl a和Chl b的合成。结果表明,缘管浒苔对低浓度Zn^(2+)具有一定的生理抗性,但高浓度的Zn^(2+)会抑制其光合生理特性。

酸处理对栽培条斑紫菜及其附生缘管浒苔的影响

酸处理是清除条斑紫菜(Neopyropia yezoensis)栽培过程中附生绿藻的主要方法之一,酸处理时间与pH值是影响条斑紫菜与绿藻活性的重要因素。本研究以半浮式紫菜筏架上的条斑紫菜及其附生缘管浒苔(Ulva linza)为研究对象,研究40 s浸泡时间下不同pH值的盐酸海水溶液对条斑紫菜和缘管浒苔的影响。结果显示,pH值对缘管浒苔的影响大于条斑紫菜,盐酸海水溶液浸泡40 s时间下杀灭紫菜附生缘管浒苔的最佳pH值为1.9。酸处理7 d后,条斑紫菜pH 1.9处理组的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、最大光化学量子效率(Fv/Fm)值以及叶绿素a(Chl a)与类胡萝卜素(Car)含量与酸处理前相比均无显著差别,而缘管浒苔的SOD、POD活性和MDA含量均显著降低,Fv/Fm值下降到0.2以下,Chl a与Car含量下降为0;在pH 1.7及以下处理组中,条斑紫菜与缘管浒苔以上生理参数与物质含量均显著低于初始值。据此并总结前人研究,推导出在pH值为0.3-1.9时,杀灭条斑紫菜附生缘管浒苔并保持紫菜活性的线性回归方程y(时间,s)=21.69 x(pH值)-1.31。通过对条斑紫菜与缘管浒苔在酸处理时的生理生化响应研究,提高国内紫菜从业者对酸处理技术的认识,推动紫菜栽培技术的进步。

东海绿藻缘管浒苔营养成分分析及评价

分析了缘管浒苔(Enteromorphalinza)一般营养成分、18种氨基酸及矿物质的含量,并与藻类海产品海带、紫菜、羊栖菜、裙带菜进行营养学对照评价。结果表明,缘管浒苔中主要成分是多糖类和粗纤维,占藻体的63.9%。蛋白质含量27.0%,在几种海藻中较高。氨基酸组成均衡,必需氨基酸(EAA)占氨基酸总量(TAA)的38%,必需氨基酸与非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)为0.62;氨基酸价78,高于海带(47)和紫菜(54),限制性氨基酸均为赖氨酸;呈味氨基酸占总量的53%;谷氨酸、天氨酸、丙氨酸、亮氨酸等含量很高。脂肪量较低,为0.9%。矿物质和维生素含量丰富,其中Mg,Fe,Ca,K,Na,P,Zn等元素含量很高,尤其Mg,Fe,Zn高于其它海藻;钙磷比值合理,为1.9;尤其有害元素As含量远远低于同水域中4种海藻,为2.98mg/kg。因此缘管浒苔是一种低污染的高膳食纤维、高蛋白、低脂肪的富含维生素和矿物质的新型海洋食品。

不同光强和温度对长石莼(缘管浒苔)光合作用和叶绿素荧光参数的影响

利用脉冲振幅调制叶绿素荧光仪对不同光照和温度条件下长石莼（缘管浒苔）光合作用和培养条件进行了优化。结果表明，长石莼（缘管浒苔）在25℃和72μmol／（m^2·S）条件下，其Fv／Fm、Fm、Fv和α值最高，分别高达0．74、4567、3406和0．305，低于该点为光不饱和，高于该点为光抑制，偏离越大，下降越显著（P〈0．01），其中在5℃和35℃时最小，分别是25℃最高值的32．24％～64．88％和22．99％～53．44％；光强为18μmol／（m^2·S）和216μmol／（m^2·s）时最小，其Fv／Fm、Fm、Fv和α值分别是25℃和72μmol／（m^2·s）条件下最高值的44．94％～82．62％和51．82％～76．72％。F0变化不太明显，5～30℃为先上升后下降或再上升变化趋势，35℃为先下降后上升变化趋势。拟合参数α显示，长石莼（缘管浒苔）在达到光饱和点前通过增加光能吸收来增强光合作用，在光抑制后则迅速减少。rETRmax Duncan检验表明，高温／低温和高光强对长石莼（缘管浒苔）光合作用影响显著（P〈0．01）。总体上看，长石莼（缘管浒苔）光合作用和生长适宜条件为15—25℃和54～72μmol／（m^2·S），过高或过低均不适宜。且温度排序为25〉20〉15〉30〉10〉5〉35℃，光照强度排序为72〉54／108〉36／162〉18／216μmol／（m^2·S）。

氮磷营养盐因子对缘管浒苔生长、叶绿素荧光特性和氮磷富集的影响

为探讨大型海藻缘管浒苔(Ulva linza)对氮、磷加富的生理响应及其机制,分析了氮、磷浓度变化对藻体相对生长速率(Rr,g),氮、磷富集,叶绿素(Chl)含量,类胡萝卜素(Car)含量,色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)以及叶绿素荧光参数的影响。结果表明,在30μmol·L-1P浓度不变条件下,随着N浓度的增加,藻体P含量持续降低,而其Rr,g、N含量、Chl含量、Car含量、色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)和叶绿素荧光参数均逐渐上升,N3处理(500μmol·L-1N)缘管浒苔Rr,g和叶绿素荧光参数均达到最大值,N4处理(1 000μmol·L-1)缘管浒苔Chl含量、Car含量和Chl a/Chl b比值均达到最大值。在500μmol·L-1N浓度不变条件下,依次增加P浓度,缘管浒苔Rr,g没有显著差异,N含量没有显著变化,而P含量则呈明显上升趋势,其他指标变化幅度小。综上所述,与P相比,N的变化对缘管浒苔生长、光合色素和光合作用的影响更明显,在N浓度为500μmol·L-1、P浓度为30μmol·L-1、N/P比值为16.67条件下,藻体生长最佳。当水体富营养化加剧时,缘管浒苔富集氮、磷的能力持续上升。

条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的生理响应比较

为探讨大型海藻对重金属胁迫的生理响应及耐受机制,以条浒苔(Enteromorpha clathrata)和缘管浒苔(Enteromorpha linza)为试验材料,研究了不同浓度的镉(Cd2+)处理7 d对浒苔的生长、叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量、叶绿素荧光参数、可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量的影响。结果表明:随着Cd2+浓度的增加,条浒苔和缘管浒苔鲜重(FW)和相对生长速率(RGR)与对照相比显著下降,且条浒苔的FW和RGR降低幅度均大于缘管浒苔的。镉胁迫下,Chl和Car含量、Chl a/Chl b、PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率(Yield)、最大相对电子传递速率(rETRmax即Pm)和光能利用效率(α)、SP含量随着Cd2+浓度的升高均出现下降趋势,除了Chl外,条浒苔的其它指标的降幅要大于缘管浒苔。随着镉胁迫强度的增加,浒苔SS含量呈现逐渐上升。相关分析显示,生长指标除了与Chl/Car无明显的相关性,与SS含量呈显著负相关外,与Chl、Car、Chla/Chlb、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α和SP均呈极显著正相关(P<0.01)。上述表明,条浒苔和缘管浒苔对Cd2+胁迫均较敏感,而维持较高的Car含量、Chla/Chlb、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α、SS含量、SP含量是缘管浒苔对镉耐性高于条浒苔的重要原因。而叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/叶绿素b、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α、可溶性蛋白和可溶性糖含量等均可以作为浒苔耐镉性的评价指标。

缘管浒苔对赤潮异弯藻的克生效应

利用共存培养系统研究了缘管浒苔(E nterom orpha linza)新鲜组织和干粉末对赤潮异弯藻(H eterosigm a akash iw o)生长的克生效应。共存实验结果表明,缘管浒苔新鲜组织和干粉末对赤潮异弯藻生长均有强烈的克生效应。同时,研究了缘管浒苔培养水过滤液对赤潮异弯藻的克生作用。赤潮异弯藻在缘管浒苔培养水过滤液的半连续添加方式下生长受到明显的克制作用,但在一次性培养方式下生长未受到明显的抑制作用,说明克生物质的连续分泌是有效克制赤潮异弯藻生长的关键;煮沸的大藻培养水过滤液对微藻的生长无抑制作用,表明克生物质在高温下不稳定和易分解。

缘管浒苔和羽藻氮、磷营养生理学研究

以无性繁殖系为材料,开展了缘管浒苔和羽藻对NO3-,NH4+和PO43-的吸收动力学、生长动力学研究。吸收动力学研究结果表明缘管浒苔和羽藻对NO3-和PO43-的吸收方式为主动运输,对NH4+的吸收方式为被动扩散。缘管浒苔对NO3-的最大吸收速率(Vmax)、对NH4+的吸收斜率都大于羽藻,说明缘管浒苔对高浓度的NO3-和NH4+具有更强的吸收能力。缘管浒苔吸收NO3-和NH4+的a值远大于羽藻,说明在低营养盐浓度时,缘管浒苔对NO3-和NH4+的亲和力更强。在PO43-的吸收中,羽藻的最大吸收速率(Vmax)远大于缘管浒苔,说明羽藻对高浓度PO43-的吸收能力更强,但缘管浒苔的a值远大于羽藻,说明前者在低营养盐浓度时PO43-的亲和力更强。生长动力学研究结果表明,硝酸氮是促进两种海藻快速生长的最适宜氮源形式,氨氮更易促进藻体叶绿素的积累。在相同氮营养条件下,羽藻表现出比缘管浒苔更强的生长优势。

铜对缘管浒苔（Enteromorpha linza）的毒性效应

研究了铜对缘管浒苔（Ｅｎｔｅｒｏｍｏｒｐｈａｌｉｎｚａ）的毒性效应，试验了不同的配合剂对铜的毒性效应及累积量的影响。结果发现，铜对缘管浒苔的毒性效应阈值为０．１０ｍｇ／Ｌ；０．５０ｍｇ／ＬＣｕ￣（２＋）可使缘管浒苔迅速死亡，培养９６ｈ后光合作用强度下降为零。ＥＤＴＡ可抑制铜在藻体中的累积，缓解毒性；８－羟基喹啉则促进铜在藻体中的累积，加刷了毒性。和铜污染的培养介质短期接触（＜１ｍ后，加入足量ＥＤＴＡ，藻体生长和对照组相当，较长时间接触（＞４ｈ）后，ＥＤ－ＴＡ不能使藻恢复生长。结合ＥＤＴＡ“洗脱”实验提出，Ｃｕ￣（２＋）可能首先经离子交换机制结合于藻体表面，之后，才逐步向细胞内转移。

缘管浒苔的单性生殖

发现缘管浒苔生活史中,配子体进行单性生殖有两种方式:一种是配子体放散的配子不经结合,固着后直接发育成新个体,完成单性生殖;另一种是配子体配子囊中最后一个或几个配子不放散直接在原藻体上发育成新个体。放散出去的配子进行单性生殖时,第一次分裂分别产生顶端细胞和基部细胞,其发育呈顶基极性。两个细胞分别成为叶片和假根的祖细胞。未放散的配子在原藻体上进行单性生殖发育成叶状体,形成的新个体可聚生成簇。后一种单性生殖发育方式为首次报道。

铜对缘管浒苔生理状态的影响

测定了不同条件下Ｃｕ对缘管浒苔可溶性蛋白质含量、膜脂质过氧化水平和藻细胞相对离子外渗率的影响。结果表明，一定浓度的铜离子对海藻具有毒害作用，相应地会引起其可溶性蛋白质含量降低、脂质过氧化水平升高和相对离子外渗率增大。实验结果还证实了ＥＤＴＡ对铜离子毒性的抑制作用和８－羟基喹啉对铜离子毒性的增强作用。

不同N水平下缘管浒苔对重金属铜的响应

探讨了重金属铜对两种N水平生长条件下缘管浒苔生长、光合作用、硝酸还原酶活性以及色素和蛋白含量的影响。结果表明,两种N水平下,铜离子都显著抑制藻体的生长速率,并且随着浓度的增加而增大;而N加富显著促进藻体的生长速率,但这种作用在高浓度铜(2μM)的作用下不显著。高浓度的铜和N同时存在时,藻体的光合作用速率显著下降,硝酸还原酶活性也显著降低。高浓度的铜显著降低类胡萝卜素和可溶性蛋白的含量,在N加富的情况下,这种抑制作用更为显著。

长石莼(缘管浒苔)(Ulva linza)rbcL全长基因的克隆与序列分析

克隆分离了长石莼(缘管浒苔)光合作用第一关键酶Rubisco大亚基全长基因(rbcL)。首先应用PCR和RT-PCR方法扩增rbcL大片段DNA序列和大片段cDNA序列,结果表明,获得的2个克隆序列完全相同,该rbcL大片段基因不存在内含子。其次应用基因步移方法分别对rbcL基因的5′上游未知序列和3′下游未知序列进行扩增,在此基础上,将3个片段序列进行拼接,获得了rbcL全长基因序列(NCBI登陆号:DQ813497)。序列全长2124bp,其中编码区序列长1425bp,为单外显子基因,编码474个氨基酸;5′非翻译区序列长225bp,转录起始位点为位于翻译起始密码子ATG上游第47个核苷酸G,在距离转录起始位点-9bp—-48bp的范围内有推测的类似原核生物的启动子序列(-10区:TAAAAT、-35区:TTGAAA);3′非翻译区序列长474bp,在距离转译终止密码子TAA下游54—98bp处有一段较长的回文序列,可形成一个22bp的茎结构。密码子偏好性分析结果表明,长石莼(缘管浒苔)rbcL基因偏向使用第三位核苷酸碱基为A和T的密码子。

缘管浒苔Rubisco酶大亚基基因编码序列rbcL克隆及分析

主要对缘管浒苔光合作用第一关键酶Rubisco大亚基基因(rbcL)进行了克隆分离。首先通过PCR特异性扩增叶绿体基因编码的缘管浒苔大亚基编码序列rbcL部分基因序列(1035bp)。依据基因步移原理,首次克隆得到缘管浒苔rbcL5′上游非翻译区序列(224bp)。据推测,rbcL5′上游非翻译区序列存在类似原核生物的启动子元件-10区(TAAAAT)和-35区(TTGAAA)。此外,依据3′-RACE(cDNA末端快速扩增技术)原理,克隆得到缘管浒苔rbcL3′末端cDNA序列(579bp)。

烟台套子湾缘管浒苔绿潮成因及其对环境的影响

2009年5—7月,对烟台套子湾缘管浒苔绿潮发生海域进行6个航次监测,同时监测了6个主要陆源入海口。结果表明:缘管浒苔生物量与无机氮含量极显著正相关(r=0.928,p<0.01),与活性磷酸盐含量显著正相关(r=0.888,p<0.05)。无机氮、活性磷酸盐和COD在绿潮生长期间经历了快速下降和缓慢回升过程,硅酸盐则一直缓慢增加,pH值基本维持在8.1。缘管浒苔大量消耗营养盐,特别是在过量繁殖时期,海区营养盐大幅下降,呈贫营养化状态。此外,藻体过量繁殖抑制了浮游植物生长,叶绿素a明显偏低。藻体死亡后,异养细菌数量急剧增加。通过调查发现,适宜水文气象条件及陆源入海口附近较高的营养盐含量是缘管浒苔过量繁殖形成绿潮的重要诱因;优良的固着场所和多样化繁殖方式也为其过量增殖提供了必要条件。加强监测,及时打捞和采取科学合理的应对措施将有效抑制绿潮带来的危害。

缘管浒苔对球等鞭金藻生长的克生作用

研究了缘管浒苔新鲜组织、干粉末、培养水过滤液和水溶液抽提液对球等鞭金藻生长的克生作用。结果表明,缘管浒苔新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液对球等鞭金藻的生长具有强烈的克生作用。当培养液中缘管浒苔新鲜组织、干粉末和水溶性抽提液的浓度为5.0g-wet/L、1.2g-dry/L和1.0g/L时,球等鞭金藻不能够维持正常的生长或全部死亡。在缘管浒苔培养水过滤液培养实验中,一次性添加缘管浒苔培养滤液,不能持久地抑制球等鞭金藻增殖,而半连续添加缘管浒苔培养滤液,其克生作用较强,说明克生物质的连续分泌是有效抑制球等鞭金藻生长的关键。经高温高压处理后的缘管浒苔培养滤液对球等鞭金藻无显著的抑制作用,说明缘管浒苔所分泌的克生物质在高温高压下不稳定和易分解。

缘管浒苔5.8S rDNA及其转录间隔区的序列测定及分析

利用PCR扩增、克隆和测序的方法对青岛市红岛虾池生长的缘管浒苔(Enteromorpha linza)的5.8S rD-NA及其转录间隔区ITS序列进行了分析,并依据ITS序列构建了浒苔属不同种之间的进化树。结果表明,获得了核糖体DNA完整的ITS和5.8S rDNA序列,ITS1为195 bp,5.8S rDNA为155 bp,ITS2为184 bp,总长度GC含量为63%。缘管浒苔与浒苔和曲浒苔的序列差异百分率较小,分别为2.4%和4.6%,与(U.olivascens)的序列差异百分率最大,为16.7%。Kimura-2参数遗传距离结果表明缘管浒苔和浒苔的遗传进化关系较近。

缘管浒苔rbcL全长cDNA克隆与序列分析

对缘管浒苔光合作用第一关键酶Rubisco大亚基基因(rbcL)全长cDNA序列进行了克隆分离。首先应用RT-PCR方法获得了rbcL大片段cDNA序列,序列长度为1101bp,并进行了测序分析。然后分别应用5′RACE方法和3′RACE方法获得2个克隆序列,其序列长度分别为371bp和579bp,并进行了测序分析。在此基础上,将3个片段序列进行拼接,获得了Rubisco大亚基全长cDNA序列(1472bp),其中包括1425bp的编码区序列及47bp的前导序列(NCBI登录号:DQ813496),并推断出蛋白质序列(474个氨基酸)。对序列进行了相关生物信息分析和同源性比对,结果显示与已克隆出全长rbcL基因的7种绿藻比较具有较高同源性,核苷酸序列和蛋白质序列同源性分别达到了82.07%～85.78%和88.00%～94.11%,其中与蛋白核小球藻蛋白质序列同源性最高,为94.11%。在此基础上,使用生物信息学软件对缘管浒苔rbcL氨基酸序列与其它植物或藻类进行了多序列比对,并且进一步应用在线软件程序进行了蛋白质的二级结构分析和三级结构预测。

生态因子对缘管浒苔氮、磷吸收速率的影响

采用光照、pH值、盐度和温度等生态因子对缘管浒苔N、P吸收速率的影响进行研究,试图探讨缘管浒苔用于优化虾塘养殖环境的可行性。结果表明:光照、pH值、盐度和温度等生态因子对缘管浒苔N、P吸收速率的影响显著。在0～1000lx光强范围内,缘管浒苔对DIN、DIP的吸收速率随光强的增加而增大,1000～5000lx光强范围内,其对DIN、DIP的吸收速率较大,平均为(0.00030±0.0012)μmol.g-1.h-1,(0.00156±0.0011)μmol.g-1.h-1,超过5000lx时,其对DIN、DIP的吸收速率显著下降;在7.0～9.0的pH范围内,缘管浒苔对DIP、DIN的吸收速率较大,平均为(0.00012±0.0012)μmol.g-1.h-1,(0.00168±0.00142)μmol.g-1.h-1,而在这个范围之外,其对DIP、DIN的吸收速率下降显著;在15～25的盐度范围内,缘管浒苔对DIP、DIN的吸收速率较大,其对DIP、DIN的吸收速率均在盐度为15时最大,分别为(0.00021±0.00005)μmol.g-1.h-1,(0.0055±0.0006)μmol.g-1.h-1;在20～35℃范围内,缘管浒苔对N、P的吸收速率较高,35℃时对P的吸收速率达到最大值(0.00056±0.0026)μmol.g-1.h-1,30℃时对N的吸收速率达到最大值(0.02456±0.00011)μmol.g-1.h-1,而在这个范围之外,其吸收速率明显下降。