磷酸盐胁迫对造礁石珊瑚共生虫黄藻光合作用的影响

以佳丽鹿角珊瑚(Acropora pulchra)和多孔鹿角珊瑚(Acropora millepora)两种造礁石珊瑚为材料研究磷酸盐浓度对共生虫黄藻光合作用的影响。研究表明,佳丽鹿角珊瑚(A.pulchra)和多孔鹿角珊瑚(A.millepora)在对照组磷酸盐浓度下,共生虫黄藻的叶绿素荧光参数Fv/Fm值处于稳定状态,在15μmol/L和30μmol/L磷酸盐浓度下,虫黄藻的Fv/Fm值很快受到抑制,分别经过2d和5d开始慢慢恢复,但是最终只能恢复到比对照组较低的水平。同时两种珊瑚的共生虫黄藻密度也有所降低,尤其佳丽鹿角珊瑚(A.pulchra)降低更加明显,15μmol/L和30μmol/L浓度下共生虫黄藻密度分别比对照组下降低5.59%和14.69%。因此,佳丽鹿角珊瑚(A.pulchra)和多孔鹿角珊瑚(A.millepora)最大可以忍受30μmol/L的磷酸盐浓度,但是在30μmol/L浓度的耐受范围内,随着磷酸盐浓度的不断提高,珊瑚共生虫黄藻Fv/Fm值显著下降,珊瑚共生虫黄藻密度显著降低。

水体浑浊度对不同造礁石珊瑚种类共生虫黄藻的影响

以多孔鹿角珊瑚(Acropora millepora)、鼻形鹿角珊瑚(Acropora nasuta)、鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)、丛生盔形珊瑚(Galaxea fascicularis)和澄黄滨珊瑚(Porites lutea)为材料,用不同浓度的灭活大肠杆菌液模拟不同梯度的水体浑浊度,研究了造礁石珊瑚共生虫黄藻对水体浑浊度变化的响应.结果表明,水体浑浊度对造礁石珊瑚共生虫黄藻光合效率和密度均有不同程度影响,且抑制作用随浑浊度的增加而加强;不同种类的造礁石珊瑚共生虫黄藻对水体浑浊度的耐受能力不同,块状的丛生盔形珊瑚和澄黄滨珊瑚的耐受能力较强,枝状的多孔鹿角珊瑚、鼻形鹿角珊瑚和鹿角杯形珊瑚的耐受能力相对较弱.

珊瑚虫-虫黄藻共生系统碳循环研究的若干进展

综述并分析了珊瑚虫-虫黄藻共生系统碳循环研究的进展,主要包括珊瑚共生系碳的来源、碳利用机制及其碳循环的影响因素等。其中,珊瑚共生系碳循环的主要影响因素包括物理因素(光照和温度)、化学因素(CO2分压、营养盐、污染物)和生物因素(珊瑚共生系的营养方式),这些因素通过影响珊瑚共生系的生理活动(呼吸作用、光合作用和钙化作用)来影响其碳循环。最后提出碳循环的一些研究重点:1)珊瑚虫-虫黄藻共生系统碳循环对全球气候变化的响应;2)珊瑚虫-虫黄藻共生系统碳循环影响因素的耦合研究,从细胞和分子水平开展碳循环的影响机理研究;3)采用微传感器技术和叶绿素荧光技术,并加强它们在珊瑚虫-虫黄藻共生系统碳循环中的应用;4)珊瑚共生系呼吸作用对有机碳循环影响的研究,特别是呼吸作用、光合作用及钙化作用三者之间的相互作用对珊瑚共生系内部碳循环的影响机制。

海水升温对非虫黄藻共生型珊瑚Cladopsammia sp.的生理影响

文章以非虫黄藻共生型珊瑚Cladopsammia sp.为研究对象,将对照组的海水设置为26℃恒温,试验组从26℃升温至33℃,以此探究海水升温对Cladopsammia sp.代谢和钙化生理的影响。结果显示:在高温胁迫下,虽然Cladopsammia sp.钙化相关酶(Ca^(2+)-ATP酶和Mg^(2+)-ATP酶)的活性出现了负响应,但是珊瑚的呼吸速率、生长速率、组织中总蛋白和粗脂肪都没有显著改变(p>0.05)。比较历史文献结果和本研究结果表明:Cladopsammia sp.可能由于体内没有虫黄藻共生,表现出了比大部分虫黄藻共生珊瑚更高的温度耐受能力。

不同珊瑚对酸化、苯并[a]芘单一和复合胁迫的生理响应

海洋酸化和持久性有机污染物的排放对珊瑚礁生态系统的健康具有负面影响。为阐明酸化、苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)单一及复合胁迫对2种不同形态珊瑚共生虫黄藻光合生理指标和抗氧化酶活性的影响,本研究以澄黄滨珊瑚(Porites lutea)和多孔鹿角珊瑚(Acropora milllepora)为研究对象,分析了不同胁迫处理(酸化、BaP胁迫、酸化与BaP复合胁迫)对2种珊瑚的共生虫黄藻密度、叶绿素a含量以及抗氧化酶活性的毒性效应。研究结果显示,单一酸化胁迫(pH=7.8)下,多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻密度、叶绿素a含量和超氧化物歧化酶(SOD)酶活性呈显著下降(P<0.01),过氧化物酶(POD)酶活性显著上升(P<0.01);澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度、叶绿素a含量无显著变化,SOD、POD酶活性显著下降(P<0.01)。单一BaP(10μg·L^(-1))胁迫下,多孔鹿角珊瑚共生虫黄藻的密度、叶绿素a含量显著下降(P<0.01),SOD、POD酶活性无显著变化;澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度无显著变化,叶绿素a含量显著下降(P<0.01),SOD、POD酶活性明显升高(P<0.01);在海水酸化复合BaP胁迫下,多孔鹿角珊瑚的共生虫黄藻叶绿素a含量、SOD酶活性显著下降(P<0.01),澄黄滨珊瑚共生虫黄藻密度显著升高(P<0.05),POD酶活性显著下降(P<0.01)。研究结果表明,珊瑚对不同环境的胁迫响应存在种间差异,多孔鹿角珊瑚较澄黄滨珊瑚更加敏感;珊瑚共生虫黄藻叶绿素a含量变化更适合作为海洋酸化、BaP胁迫的指示因子。

三亚礁区普哥滨珊瑚对海水悬浮物的生理适应

为了了解海水悬浮物质量浓度的升高对造礁石珊瑚的生存影响,于2020年5−9月期间,调查了三亚3个礁区(崖州湾、凤凰岛和西岛)的海水悬浮物质量浓度,测定了礁区中普哥滨珊瑚(Porites pukoensis)及其共生虫黄藻的生理指标,并筛选了敏感生物标志物,用以评价悬浮物对普哥滨珊瑚的影响程度。结果表明,崖州湾礁区的海水悬浮物月均质量浓度为13.7~19.4 mg·L^(−1),其含量显著高于凤凰岛(1.9~8.8 mg·L^(−1))和西岛(0.7~5.3 mg·L^(−1))。相关性分析表明,海水悬浮物浓度与共生虫黄藻的密度(R=0.27,P<0.05)和一氧化氮合成酶活力(R=0.27,P<0.05)均呈显著正相关,而与共生虫黄藻的谷胱甘肽S−转移酶活力呈显著负相关。因此,普哥滨珊瑚可能通过共生虫黄藻密度和NOS活力的诱导及其GST活力的抑制来适应悬浮物浓度较高的礁区环境。此外,本研究构建的综合生物标志物响应(IBR)指数具有崖州湾>凤凰岛>西岛的特征,与礁区悬浮物含量趋势相一致,提示IBR指数能够为珊瑚礁生态风险评估提供理论基础。

三种造礁石珊瑚断枝幼苗的生长及其与共生藻的关系研究

珊瑚苗种的培育是珊瑚礁生态修复的关键,研究不同种类珊瑚断枝幼苗的生长情况将有助于珊瑚移植种的选择,提高育苗效率。本研究选取形态为枝状的指状蔷薇珊瑚(Montipora digitata)、片状的十字牡丹珊瑚(Pavona decussata)及块状的澄黄滨珊瑚(Porites lutea),共三种造礁石珊瑚为研究对象,在实验室条件下人工培育珊瑚断枝幼苗六个月,分析其生长状况及其与共生藻间的关系。结果显示:三种珊瑚断枝的体积增长倍数及重量增长倍数存在显著差异,由高到低依次为:指状蔷薇珊瑚>十字牡丹珊瑚>澄黄滨珊瑚;三种珊瑚断枝的体积增长倍数及重量增长倍数与其共生藻Fv/Fm值均呈正相关;与D1a、C1型虫黄藻共生的指状蔷薇珊瑚断枝生长速度显著高于仅与C1型虫黄藻共生的十字牡丹珊瑚断枝,其Fv/Fm均值差异不显著,而仅与C1型虫黄藻共生的十字牡丹珊瑚生长速度显著高于仅与C15型虫黄藻共生的澄黄滨珊瑚,其Fv/Fm均值差异显著。本文研究结果表明不同种类珊瑚断枝的生长与其共生藻种类及Fv/Fm值密切相关,可为珊瑚礁修复工作中的珊瑚种类选择和断枝培育技术开发提供理论支撑。

富营养化对珊瑚礁生态系统影响的研究进展

根据国外最新文献,综述了富营养化对珊瑚礁生态系统影响的研究进展情况,这些进展主要包括:(1)对珊瑚生长及其共生虫黄藻的影响(如对珊瑚钙化作用、组织生长、虫黄藻的密度及其光合作用等的影响);(2)对珊瑚繁殖和补充的影响(包括对珊瑚的生育、受精、胚胎和幼虫的发展及其幼虫的附着等的影响);(3)对珊瑚疾病的影响(如对白化现象、疾病的易感性和病菌的适应性等的影响);(4)对珊瑚礁生态系统群落结构演替的影响(如刺激造礁藻的生长或者促进珊瑚礁不常见的营养性藻类变成优势种)。同时指出了一些该领域未来研究的重点,包括(1)珊瑚共生系对富营养化的长期性响应机制;(2)结合同位素技术和叶绿素荧光技术研究外部富营养化对珊瑚共生系碳、氮循环的影响;(3)富营养化对珊瑚繁殖和补充不同阶段的影响机制;(4)加强珊瑚病毒细菌的种类、结构研究,从基因这个微观的角度来研究富营养化对珊瑚疾病的影响机制;(5)富营养化与草食动物对珊瑚礁群落结构产生的耦合效应研究;(6)指示珊瑚礁生态系统富营养化的生物化学指标研究等。

南海造礁珊瑚Favia palauensis营养方式的空间差异及其对环境适应性的影响

造礁珊瑚具有自养/异养双重营养模式.但是珊瑚能否通过调节其营养方式以提高其应对不同环境胁迫的能力,目前仍不清楚.文章以中国南海不同纬度礁区(三亚鹿回头、西沙群岛和南沙群岛)的70个帛琉蜂巢珊瑚(Favia palauensis)样品为材料,利用同位素地球化学指标(珊瑚骨骼δ^(13)C(δ^(13)C_(s))、虫黄藻δ^(13)C(δ^(13)C_(z))、宿主有机质δ^(13)C(δ^(13)C_(h))以及δ^(13)C_(h)和δ^(13)C_(z)之间的差值(Δ^(h-z )^(13)C)),结合共生虫黄藻密度(ZD)、共生组织生物量等珊瑚的生理指标和环境参数,研究了南海Favia palauensis营养方式的空间差异及其受控因素,探讨了营养方式的灵活性调节对其环境适应性的潜在影响.结果显示:南海北部三亚鹿回头珊瑚具有较高的ZD和δ^(13)C_(z)值,表明该区域的珊瑚比南海中部西沙和南部南沙群岛的珊瑚有更高的自养能力;而西沙和南沙群岛的珊瑚具有相对低的δ^(13)C_(h)和Δ^(h-z) ^(13)C值,意味着该区域的珊瑚比三亚鹿回头的珊瑚有更高的异养摄食能力.此外,珊瑚共生组织生物量、δ^(13)C_(s)与Δ^(h-z) ^(13)C之间的负相关关系,表明珊瑚共生体所产生的有机物质越多,珊瑚的异养摄食强度越大.珊瑚营养模式的空间差异表明,当外部环境条件和/或其自身生理指标发生改变时,珊瑚会调节其营养方式.这种光合自养与异养营养之间的动态调节机制对提高珊瑚的环境适应性具有重要意义.