温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体生长的联合效应

赵素芬，胡飞，黄国辉，胡奕栋，陈嘉欣，何山，欧祥，孙会强（.广东海洋大学水产学院，广东　湛江　54088；.广东海洋大学实验教学部，广东　湛江　54088）

温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体生长的联合效应

赵素芬1，胡飞1，黄国辉1，胡奕栋1，陈嘉欣1，何山1，欧祥1，孙会强2
（1.广东海洋大学水产学院，广东湛江524088；2.广东海洋大学实验教学部，广东湛江524088）

以全缘马尾藻（Sargassum integerrimum）幼孢子体为对象，采用中心复合设计和响应曲面法，研究了温度（18～25℃）与盐度（27～33）对其生长的联合效应。结果表明，温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体生长的影响具有明显联合效应，温度的影响大于盐度。21.5℃、盐度30条件下，幼孢子体的体长增长率和体宽增长率均达到最大值，但易滋生杂藻；在光照强度5 000 lx、温度16.5～26.5℃和盐度25.8～34.2时，温度与盐度的一次、二次效应以及二者间的联合效应对全缘马尾藻幼孢子体生长的影响无统计学意义差异（P＞0.05），表明此范围为全缘马尾藻幼孢子体生长的适宜温度与盐度范围。全缘马尾藻幼孢子体长度的平均增长率与温度、盐度的二次回归方程模型拟合效果较好。

全缘马尾藻；幼孢子体；生长；温度；盐度；联合效应

doi：10.3969/j.issn.1004-2091.2016.04.007

全缘马尾藻（Sargassum Integerrimum）是我国特有的马尾藻属（Sargassum）海藻品种，生长在低潮带石沼中，集中分布在广东省湛江市的硇洲岛海域［1］。全缘马尾藻的脂肪含量低，不溶性膳食纤维和不饱和脂肪酸含量丰富，藻体中Ca、Fe、Mn等矿质元素含量较高；藻体中含有的褐藻多酚具有抗氧化和抗肿瘤细胞增值的作用［2-3］，是一种理想的天然保健原料。近年来，随着海洋的污染和海洋资源的过度捕捞，全缘马尾藻资源数量在逐年减少，有必要开展该品种的人工栽培技术研究。目前有关马尾藻生态学的研究成果较多，但大多只涉及单一因素的作用，生态因子间的联合效应研究比较少［4-6］。孙宗红等［7］研究了温度对全缘马尾藻幼孢子体生长和生理组分的影响，而有关多因子与全缘马尾藻生长的联合效应研究未见报道。本文采用中心复合设计和响应曲面方法，研究了温度与盐度的联合效应对全缘马尾藻幼孢子体生长的影响，目的在于确定全缘马尾藻幼孢子体的最佳培养温度、盐度条件，建立温度、盐度与全缘马尾藻幼孢子体生长的连续变量曲面模型，模型拟合程度好，可对生长率进行较好的分析与预测，这对指导全缘马尾藻的生产实践有重要意义。

1　材料与方法

1.1材料

全缘马尾藻种藻采自广东徐闻（N 20°13.855'，E 110°6.725'）海域，将雌、雄藻体分别装箱，用湿运法运至广东海洋大学水产楼的海藻实验室。用经双层300目筛绢过滤的海水清洗藻体表面的附着物，将成熟度好的雌、雄藻体一起放入装满过滤海水的白色塑料桶中，使其分别放散卵与精子，并自由完成受精过程，生长成幼孢子体。幼孢子体培养条件：海水温度18～22℃，自然光照，光照强度介于0～10 000 lx，充气使水呈沸腾状，每3 d更换一次培养用水。实验幼孢子体长度2～5 mm，宽度0.3～0.5 mm。

1.2实验设计

采用Design-Expert响应面分析中的中心复合设计法（Central Composite design，CCD），以温度（T，18～25℃）和盐度（S，27～33）两个因素为自变量，平均增长率为响应值，采用2因素5水平，因子点数4，轴点数4，中心点数5，共13组进行实验（表1）。光照强度5 000 lx，光周期12L：12D，每个实验组设3个平行。温度由微电脑培养箱（型号SPX-250BG，上海博迅实业有限公司医疗设备厂）控制，盐度由纯净水与海水晶调配而成。

1.3方法

用Ф6 cm培养皿作培养容器，用前经清洗、消毒处理，海水经双层300目筛绢过滤、消毒并冷却后备用。每个培养皿添加15 mL PES培养液［8］，投放5棵大小较一致、健壮的全缘马尾藻幼孢子体。投放前将幼孢子体用软毛笔轻轻洗刷干净，去除杂藻与其他附着物，并测定各苗的大小（长度、宽度），记录其分枝数量。每天定时摇动培养皿4次，观察并记录幼孢子体的死亡数，每3 d换皿、换水1次，并测定幼孢子体的长度与宽度，记录其分枝数，计算全缘马尾藻幼孢子体的体长平均增长率LGR%＝100× （lnLt-lnL0）/t及体宽平均增长率WGR%＝100× （lnWt-lnW0）/t，其中L0、W0分别代表实验开始时全缘马尾藻幼孢子体的长度与宽度，Lt与Wt分别代表培养t时间后全缘马尾藻幼孢子体的长度与宽度［9］。实验周期15 d。

1.4数据处理

实验数据用SPSS 13.0软件处理，结果用平均值±标准误表示。采用Design-Expert（8.0.6）软件处理数据，建立全缘马尾藻平均增长率与温度（T）和盐度（S）之间的回归方程模型，并绘制相应的响应曲面和等高线图，求得最佳的实验组合。有统计学意义水平为P＜0.05，极有统计学意义水平为P＜0.01。

2　结果

2.1温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体生长的影响

表1　培养15 d，不同温度、盐度组全缘马尾藻幼孢子体的生长

2.1.1对体长生长的影响全缘马尾藻幼孢子体培养15 d，长度的平均增长率总体呈现先上升后下降的趋势。培养第6天平均增长率达到最高值，其中在21.5℃、30条件下，最高达6.23%，第15天下降为最高3.91%（表1）。分别用培养第6天和第15天全缘马尾藻的体长平均增长速率，制作温度、盐度对全缘马尾藻幼孢子体体长生长的等高线图及响应曲面图（图1-2）。从图1、图2可见，温度、盐度的响应曲面并不陡峭，说明温度、盐度对全缘马尾藻平均增长率的影响不显著。

图1　温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体体长生长（A：培养6d后；B：培养15d后）影响的等高线

图2　温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体体长生长（A：培养6d后；B：培养15d后）影响的响应面

对培养6 d及15 d全缘马尾藻幼孢子体长度的平均增长率进行方差分析，结果表明，模型、温度和盐度的一次效应、二次效应以及它们之间的联合效应P值均远远大于0.05，说明建立的二次回归模型并无统计学意义；R2值分别为0.066和0.12小于0.5，说明温度、盐度与平均增长率之间的非线性关系无统计学意义。失拟项的P值分别为0.51和0.24，大于0.05，表明拟合的模型是有效的。温度对幼孢子长度生长的影响效应要比盐度以及二者的联合效应大。

对实验数据进行二元二次回归方程拟合，全缘马尾藻幼孢子体长度的平均增长率（LGR）与温度（T）、盐度（S）之间的回归方程为：

2.1.2对体宽生长的影响培养15 d，全缘马尾藻幼孢子体宽度的平均增长率总体呈现下降的趋势。培养3 d，21.5℃、30条件下生长率达到最大，为17.44%，15 d后的生长率最高为7.24%。对培养3 d 和15 d的全缘马尾藻幼孢子体宽度平均生长率进行方差分析，结果表明，模型、温度与盐度的一次、二次效应以及温度、盐度之间联合效应的P值均大于0.05，说明温度、盐度以及二者的联合效应对幼孢子体宽度的生长影响无统计学意义；温度生长效应比盐度以及二者的联合效应大。R2值分别为0.45 和0.35均小于0.5，说明温度、盐度与平均增长率之间的非线性关系无统计学意义。失拟项为0.0501和0.005，较小，表明建立的二元二次回归方程模型拟合效果和预测能力较差。

对实验数据进行二元二次回归方程拟合，全缘马尾藻幼孢子体宽度的平均增长率（WGR）与温度（T）、盐度（S）之间的回归方程为：

分别用培养3 d和15 d全缘马尾藻的体宽平均增长速率，制作温度、盐度及二者的联合效应与全缘马尾藻幼孢子体宽度生长的等高线图及响应曲面图（图3—4）。响应曲面并不陡峭，等高线较圆，说明温度与盐度对全缘马尾藻体宽平均增长率的联合效应无统计学意义。

图3　温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体体宽生长（A：培养3d后；B：培养15d后）影响的等高线

图4　温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体体宽生长（A：培养3d后；B：培养15d后）影响的响应面

2.2对幼孢子体成活率和分枝生长的影响

2.2.1对幼孢子体成活率的影响培养15 d，全缘马尾藻幼孢子体在各条件下的成活率见图5。21.5℃、30组在培养第3天出现死亡现象，培养15 d后病死率为8%，18℃、33组与16.55℃、30组分别于培养第6天和第12天出现死亡，病死率均保持为6.7%。在实验范围内，当温度＜21.5℃时，同样温度下，盐度偏高全缘马尾藻幼孢子体的病死率偏高，而当温度≥25℃时，全缘马尾藻幼孢子体无死亡现象。

2.2.2对幼孢子体分枝数的影响方差分析显示，在不同温度、盐度组合条件下全缘马尾藻幼孢子体分枝数量变化差异有统计学意义。在实验范围内，当温度＜25℃时，同样温度下，盐度升高全缘马尾藻幼孢子体的分枝数明显增多，而当温度≥25℃时，同样温度下，盐度升高全缘马尾藻幼孢子体的分枝数明显减少。15 d后以21.5℃、34.24组的分枝数增长率最高，达32.59%，与其他组差异有意义，而25℃、33组的分枝数增长率最低，仅4.44%（图6）。

图5　不同温度、盐度下全缘马尾藻幼孢子体的成活率

图6　不同温度、盐度下全缘马尾藻幼孢子体的分枝生长

3　讨论

3.1温度、盐度对全缘马尾藻幼孢子体生长的影响

海水温度间接影响海藻的光合作用与呼吸作用强度，影响海藻的生长发育［1］，主要与幼孢子体体细胞内参与各种新陈代谢的酶活性有关［10-11］。盐度主要通过调节藻体细胞内外的渗透压来影响海藻的呼吸作用、光合速率、叶绿素含量等，影响其生长。该研究结果表明，温度、盐度的一次效应、二次效应对幼孢子体的生长影响无统计学意义，即表明光照强度5 000 lx，16.5～26.5℃、25.8～34.2均适宜全缘马尾藻幼孢子体生长，为其生长的适宜或最适温度、盐度范围，其成活率达92%以上。温度21.5℃、盐度30时，幼孢子体的平均生长率达最高值，与孙宗红等［7］研究的温度结果相似。与Clinton J D等［12］认为马尾藻（S.filipendula）的适宜盐度为15～35相符，也与张建伟等［5］认为瓦氏马尾藻在盐度20～40范围内生长率差异无统计学意义上的相似。

3.2温度与盐度对全缘马尾藻幼孢子体生长的联合效应

海藻生活的海洋环境中，海水温度、盐度以及光照强度等生态因素时刻在变化，对生态因素间联合作用的分析比单独分析因素的主效应重要得多［13］。该研究发现温度与盐度的联合效应对全缘马尾藻幼孢子体体长、体宽平均增长速率影响均无统计学意义（P＞0.05）。可能由于温度、盐度的范围设置过小，或者在光照强度5 000 lx时，温度与盐度的联合效应未能发挥作用，此时光照为关键限制因素。有关这些生态因子对全缘马尾藻幼孢子体生长的联合效应，有待进一步深入研究。

温度21.5℃，盐度30时，与其他组相比，杂藻数量多，杂藻附着在幼孢子体上，影响幼孢子体的光合作用与呼吸代谢，并与幼孢子体竞争营养物质，导致了弱小幼孢子体生长受阻并死亡。培养后期，随着幼孢子体的生长，杂藻的影响减弱，幼孢子体的成活率稳定。研究发现随着温度的上升，杂藻生长受到抑制，幼孢子体无死亡，故在适宜温度范围内，提高温度有利于幼孢子体的生长。

全缘马尾藻属于顶端生长类型［1］，对于固着生长的藻体，分枝数量增多，会影响藻体的向上直立生长，而该研究藻体漂浮在培养液中自由生长，并且为早期幼孢子体，分枝数增长率最高的21.5℃、34.24组，其藻体的体长及体宽生长率均仅次于最高组。分枝数增长率最低的25℃、33组，培养15 d后，其藻体的体长增长率仅次于最低组，体宽生长率为最低组。因此，悬浮培养的全缘马尾藻幼孢子体，分枝数量的生长一定程度上反映了藻体的生长情况。

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The joint effects of temperature and salinity on the growth of Sargassum integerrimum germlings

Zhao Sufen1，Hu Fei1，Huang Guohui1，Hu Yidong1，Chen Jiaxin1，He Shan1，Ou Xiang1，Sun Huiqiang2
（1.Fisheries College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，China；2.Education Example Center，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

Using center composite design and response surface method，the combined effects of temperature and salinity on the growth rate（GR）of Sargassum integerrimum germlings were studied.The results showed that temperature and salinity affected the GR of S.intrgerrimum seedlings distinctly，and the effect of temperature was greater than that of salinity.The maximum body length growth rate（LGR）and maximum body width growth rate（WGR）were reached when the 2-factor combination was 21.5℃/30，however，attached seaweeds were also easy to grow.Under the light intensity 5 000 lx，temperature 16.5-26.5℃ and salinity 25.8-34.2，the linear and quadratic effects of temperature，salinity and their joint effect are not statistically significant（P＞0.05）.It is indicated that the temperature and salinity range are suitable for germlings to grow.The quadratic regression equation model of average length growth rate，temperature and salinity performs better.

Sargassum integerrimum；growth；temperature；salinity；joint effect

Q175

A

1004-2091（2016）04-0032-07

广东省科技计划项目（2009B080701048）；广东海洋大学引进人才科研启动费项目（1112386）；广东海洋大学大学生创新创业训练计划项目（CXXL2015044）

赵素芬（1970-），女，副教授，主要从事海藻生物学及海藻健康栽培理论与技术的研究.E-mail：sufzhao@126. com

（2015-07-21）