不同植物激素对长茎葡萄蕨藻生长的影响

陶翠丽，袁重桂，阮成旭，陈 强，林文相

(福州大学生物科学与工程学院，福建 福州 350116)

不同植物激素对长茎葡萄蕨藻生长的影响

陶翠丽，袁重桂，阮成旭，陈 强，林文相

(福州大学生物科学与工程学院，福建 福州 350116)

用单因素分析法研究赤霉素(GA)、6-苄基氨基嘌呤(6-BA)和吲哚乙酸(IAA)3种植物激素对长茎葡萄蕨藻生长、分枝数及叶绿素、粗多糖含量的影响.结果表明：① 0.8、1.4 mg·L-1的6-BA使长茎葡萄蕨藻质量相对增加率和比生长速率达到最大，11 mg·L-1为GA的最适使用浓度；IAA对长茎葡萄蕨藻质量相对增加率和比生长速率无显著影响；② GA、6-BA、IAA的最适促分枝浓度分别为14.0、0.4、5.0 mg·L-1；③ 不同浓度GA对长茎葡萄蕨藻叶绿素含量和粗多糖含量影响不显著，不同浓度IAA对其叶绿素含量的影响不显著，但对其粗多糖含量影响显著.

长茎葡萄蕨藻；植物激素；分枝数；叶绿素；粗多糖

0 引言

长茎葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)，隶属绿藻门、蕨藻科、蕨藻属，俗称“海葡萄”，主要分布于中国南海、东南亚、日本冲绳、中国台湾、大洋洲等热带和亚热带海域，是一种暖温性大型经济绿藻[1-2]，富含大量氨基酸、不饱和脂肪酸、矿物质，以及多种微量元素，微量元素中以碘含量最为突出[3-4]，营养价值高.长茎葡萄蕨藻作为一种高级料理，近年来更因国内外市场的需求不断增加，为其养殖带来了巨大商机.由于长茎葡萄蕨藻对生长条件要求严格，环境因素稍有不适即影响其生长甚至导致死亡，其养殖技术在国内尚未成熟，国内尚无法全年生产长茎葡萄蕨藻.关于长茎葡萄蕨藻养殖的生态因子研究已有报道，但文献较少，主要是关于盐度、光照强度、氮磷营养条件等对其生物量影响的研究[5-7].

植物激素对高等植物的生长有显著促进作用，使其在农业生产上广泛应用[8]，而关于其对藻类的生长发育的研究也已开展.多数藻的发育过程与高等植物具有相似性[9]，故植物激素也能促进藻类生长.激素发挥作用的机制可能是影响对某些酶促反应中起调节作用因子的供应，或增加一些酶反应中重要金属离子的可利用性，还可能作为辅酶发挥作用，由此进一步推动细胞物质合成，促进生长[10]，但准确机理还有待于进一步的研究.目前，关于植物激素对藻类生长影响的研究较少，而关于其对长茎葡萄蕨藻生长影响的研究甚至未见报道.本研究通过实验分析了赤霉素(GA)、6-苄基氨基嘌呤(6-BA)、吲哚乙酸(IAA)等3种植物激素对长茎葡萄蕨藻生长的影响，寻找3种植物激素各自的最适生长浓度，并探讨其对长茎葡萄蕨藻代谢产物含量的影响，为长茎葡萄蕨藻的人工养殖提供科学的依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

藻种：试验所用的长茎葡萄蕨藻购自杭州牧海食品经营有限公司，产地为越南.在福州大学应用生态学实验室繁殖一个月后，选用藻体健康、色泽鲜绿的直立茎，用f/2培养液[11]培养.

植物激素：6-BA、GA3、IAA购自广州市林国化肥有限公司.

1.2 试验方法

表1 植物激素单因子试验设计Tab.1 Phytohormone single factor test

从培养母缸中选取健康藻体，从未长分枝的藻体直立茎上自顶端向下剪下平均6 cm的长度，将剪下的藻体放置另一培养箱中，培养1 d，使藻体恢复.次日，从培养箱中挑选健康直立茎固定于细网上，每个烧杯投放藻体平均质量为(4.04±0.12)g.将固定有藻体的细网置于玻璃烧杯中水深的3/4处，烧杯为500 mL且添加有不同种类及不同浓度的植物激素的f/2营养液.海水盐度为3.1%，光照强度为4 000 lx，温度为(27.2±0.8)℃，光周期为12L/12D.以不添加任何植物激素组作为对照，每种植物激素设5个浓度梯度，各浓度设3个重复，列于表1.试验期间，每天定时3次为培养液充氧，并补充蒸发水量.实验周期为10 d，实验前后分别测定直立茎的长度、质量和分枝数，实验结束测定叶绿素含量和粗多糖含量，进行数据分析.

1.3 数据计算

试验所用各指标计算方法如下：

式中：m1为初始平均质量(g)；m2为终末的平均质量(g)；t2-t1为试验天数(d).

叶绿素含量的测定参考徐新娟的方法[12]：

叶绿素a含量(Chla，mg·g-1)=(12.7×A663 nm-2.69×A645 nm)×V/1 000×m

式中：A663nm,A645nm分别为相应波长下叶绿素提取液的吸光度；V为提取液体积(mL)；m为藻体鲜质量(g)；叶绿素含量单位为mg·g-1.

粗多糖含量的测定采用蒽酮硫酸法[13]：

多糖含量(mg·g-1)=(ρ×V×N)/m

式中：ρ为样品测得的D(λ)值，查标曲得相当的糖质量浓度(mg·mL-1)；V为样品上清液体积(mL)；N为样品测多糖时稀释的倍数；m为长茎葡萄蕨藻的质量(g).

1.4 数据处理与统计

试验数据采用SPSS17.0进行单因素方差分析，如果差异显著(P<0.05)，则用Duncan’s多重比较进行分析.

2 结果与分析

2.1 不同植物激素对长茎葡萄蕨藻生长的影响

试验中，经过10 d养殖,不同的植物激素以及不同质量浓度的同种激素产生了不同的养殖效果，见表2.

由表2可知，施加不同质量浓度的GA3对长茎葡萄蕨藻的质量相对增加率及比生长速率均有显著影响(P<0.05).在实验设定的赤霉素不同施加质量浓度内，长茎葡萄蕨藻的质量相对增加率及比生长速率在低浓度2、5 mg·L-1下基本保持恒定，均与对照组差异不显著(P>0.05)，8、11、14 mg·L-1浓度均对长茎葡萄蕨藻的质量相对增加率及比生长速率产生显著影响(P<0.05)，其中，11 mg·L-1试验组的质量相对增加率、比生长速率最大.

6-BA的施加对长茎葡萄蕨藻的质量相对增加率及比生长速率有显著影响(P<0.05)，但从数值上可以看出，0.8、1.4 mg·L-1试验组的质量相对增加率及比生长速率最大，质量相对增加率与对照组相比分别提高了44.21%、43.79%，比生长速率与对照组相比均提高了38.04%，表明在该质量浓度下，长茎葡萄蕨藻的生长速度较快.而2.2 mg·L-1试验组的质量相对增长率及比生长速率却显著低于对照组及其他试验组(P<0.05)，由此可知，长茎葡萄蕨藻在该质量浓度作用下生长缓慢.不同质量浓度的IAA对长茎葡萄蕨藻的生长无显著影响(P>0.05).

表2 不同植物激素对长茎葡萄蕨藻生长的影响Tab.2 Effects of different phytohormones on the growth of Caulerpa lentillifera

注：同一列中的不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

2.2 不同植物激素对长茎葡萄蕨藻分枝数的影响

图1 3种植物激素对长茎葡萄蕨藻分枝数的影响Fig.1 Effect of three kinds of phytophormones on branch numbers of Caulerpa lentillifera

由表2可知，长茎葡萄蕨藻对不同植物激素有不同的适应浓度.激素浓度过高或过低不仅会抑制藻类的生长，也会影响其分枝数量，见图1.由图1可知，相比实验设置的各激素及其质量浓度，IAA对长茎葡萄蕨藻分枝的效果普遍比GA和6-BA好.14 mg·L-1是GA的最适促分枝质量浓度，分枝数为(14.00±2.00)，其他试验组的分枝数较对照组有所减少.添加6-BA时，0.2、0.4 mg·L-1试验组较对照组均提高了分枝数，分枝数分别为(13.67±2.08)、(14.67±1.15)，随着质量浓度升高，分枝数减少，且均低于对照组.添加IAA时，5 mg·L-1试验组使分枝数达到最大，其分枝数为(18.00±1.73)，其他试验组的分枝效果与对照组差异不大(P>0.05).

2.3 不同植物激素对长茎葡萄蕨藻叶绿素合成的影响

不同质量浓度的GA和IAA对长茎葡萄蕨藻的叶绿素含量均无显著影响(P>0.05)，如图2所示.不同质量浓度的6-BA对长茎葡萄蕨藻的叶绿素含量影响显著(P<0.05)，叶绿素含量随着激素质量浓度增加呈先上升后下降的趋势，其中，0.8 mg·L-1试验组的叶绿素含量最高且显著高于其他试验组及对照组(P<0.05)，2.2 mg·L-1组的叶绿素含量最低且显著低于其他各试验组及对照组(P<0.05)，由此可知，若6-BA的添加质量浓度过高，将抑制长茎葡萄蕨藻的叶绿素合成.

2.4 不同植物激素对长茎葡萄蕨藻粗多糖含量的影响

图3为不同植物激素对长茎葡萄蕨藻粗多糖含量的影响.由图中可知，GA的添加对长茎葡萄蕨藻的粗多糖含量无显著影响(P>0.05).试验浓度的6-BA对长茎葡萄蕨藻粗多糖含量影响显著(P<0.05)，但2.2 mg·L-1试验组粗多糖含量(345.65±26.61)mg·g-1显著低于对照组(437.61±25.07)mg·g-1，表明此质量浓度不利于粗多糖的积累，而其它试验组与对照组无显著差异(P>0.05).而IAA对长茎葡萄蕨藻粗多糖含量影响显著(P<0.05)，呈先上升后下降的趋势，且IAA各试验组的粗多糖含量显著高于对照组(P<0.05)，粗多糖含量分别比对照组增加了17.4%、36.8% 、40.3%、36.1%、22.8%，其中，7、9、11、13 mg·L-14个试验组间差异不显著(P>0.05)，但均显著高于5 mg·L-1组(P<0.05).

图2 不同激素对长茎葡萄蕨藻叶绿素含量的影响Fig.2 Effect of different phytohormones on chlorophyll of Caulerpa lentillifera

图3 不同激素对长茎葡萄蕨藻粗多糖含量的影响Fig.3 Effect of different phytohormones on curde polysaccharide of Caulerpa lentillifera

3 讨论

研究显示，施加不同种类植物激素以及不同质量浓度的同种植物激素对长茎葡萄蕨藻的生长及代谢产物的积累均有一定的影响.

有研究表明，GA可促进不同藻类的生长.黄健等[14]推测GA可能与藻体内产生的抑制性物质相拮抗从而提高发状念珠藻培养后期的生长速率.此外，GA还可加速小球藻繁殖[15]，可诱导孔石莼管状结构的加长[16].从本实验的结果中可得到：8、11、14 mg·L-1试验组均能显著促进长茎葡萄蕨藻生长，其中又以11 mg·L-1最优，表明此浓度下长茎葡萄蕨藻生长较快，生物量积累最多.14 mg·L-1为最适促分枝浓度，而8、11 mg·L-1试验组分枝数较对照组少，推测在此两种质量浓度下GA通过促进藻体伸长或增粗提高生物量，由于本实验未对长茎葡萄蕨藻新生分枝做长度和宽度统计以及细胞形态研究，所以实验还需进一步探究.适宜质量浓度的GA不仅能促进藻体生物量，而且能提高藻体代谢产物含量[17]，但本实验中不同质量浓度的GA对长茎葡萄蕨藻叶绿素含量及粗多糖含量均无显著影响(P>0.05)，由此可见，此质量浓度并未抑制长茎葡萄蕨藻的光合作用和糖类合成，因此也未抑制藻体生长.

6-BA作为一种非植物内源的生长调节物，可促进转录及翻译，利于蛋白质的生物合成[18].通过前期预实验发现长茎葡萄蕨藻不适应高质量浓度的6-BA，当6-BA的质量浓度超过2.5 mg·L-1，植株容易白化、断裂死亡.故实验设0.2～2.2 mg·L-15个实验浓度.从实验结果可知，长茎葡萄蕨藻体的质量相对增加率和比生长速率以及叶绿素含量总体呈先上升后下降的趋势.由此可知，在6-BA质量浓度较低时，其与长茎葡萄蕨藻生长正相关；在6-BA质量浓度较高时，其与长茎葡萄蕨藻生长负相关.6-BA对盐藻生长的影响也与此类似，杨晓玲[19]指出在此质量浓度的6-BA作用下，藻体细胞代谢旺盛，可提高蛋白质含量从而促进细胞生长.试验中，0.4、0.8、1.4 mg·L-1试验组的质量相对增加率和比生长速率均显著高于对照组(P<0.05)，其中，0.8、1.4 mg·L-1的6-BA是长茎葡萄藻的最佳生长浓度.当6-BA质量浓度较低时，如0.2、0.4 mg·L-1时，则利于藻体分枝.因此，实验仍可进一步缩小激素的质量浓度区间，探究既利于长茎葡萄蕨藻增重又利于其分枝的最佳质量浓度.同时，通过实验结果可知，当6-BA质量浓度过高时，不利于藻体叶绿素含量的合成，这可能会降低光合作用效率，从而进一步影响藻体粗多糖含量的积累，导致藻体生物量增加缓慢.

生长素大多是吲哚类化合物，IAA作为一种生长素，可使细胞壁酸化，促进tRNA和蛋白质的合成，为合成原生质体和细胞壁提供物质基础[20].已有研究证明IAA可以促进大型海藻孔石莼的生长和分裂[21].试验中，IAA的添加有利于藻体粗多糖含量的增加以及分枝数的增多，但对长茎葡萄蕨藻质量相对增加率和比生长速率无显著影响(P>0.05)，也未能显著提高藻体叶绿素含量.焦媛媛[22]关于吲哚乙酸对微拟球藻的生长研究也显示IAA对藻体叶绿素合成无明显促进作用，但同时也指出，过高浓度IAA会抑制藻细胞内叶绿素合成，所以选择适宜浓度的IAA才能利于藻体生长.

植物生长激素调节藻类生长、代谢的机制虽然尚未研究透彻，但寻找可促进长茎葡萄蕨藻生长的植物激素及其相应的质量浓度，可为藻体养殖及繁殖提供科学依据，有效缩短养殖周期，提高藻体产量并减小养殖成本.试验通过3种植物激素的单独添加，可有效确定藻体对3种激素的适应范围，是植物激素应用于长茎葡萄蕨藻生产的初步探究阶段.

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(责任编辑：洪江星)

Effects of different phytohormones on the growth ofCaulerpalentillifera

TAO Cuili,YUAN Chonggui,RUAN Chengxu,CHEN Qiang,LIN Wenxiang

(College of Biological Science and Technology，Fuzhou University，Fuzhou，Fujian 350116，China)

The effects of three kinds of phytophormones that gibberellin(GA),6-benzyl aminopurine (6-BA)and indoleacetic acid(IAA)on the growth,the branch number,the content of chlorophyll and the curde polysaccharide ofCaulerpalentilliferahave been studied with single factor analysis method.Research findings are shown as follows.First,0.8 and 1.4 mg·L-16-BA make the relative weight gain rate and the specific growth rate ofCaulerpalentilliferamaximum.The concentration of 11 mg·L-1is the optimum concentration of GA.IAA have no obvious effects on the relative weight gain and the specific growth rate ofCaulerpalentillifera.Second,optimal concentration for branch of GA,6-BA and IAA are as follows respectively:14.0,0.4,5.0 mg·L-1.Third,different concentration of GA had no significant effects on the content of chlorophyll and curde polysaccharide.Different concentration of IAA also had no significant effects on the content of chlorophyll but curde polysaccharide.Keywords:Caulerpalentillifera；phytohormone；branch number；chlorophyll；curde polysaccharide

10.7631/issn.1000-2243.2017.02.0291

1000-2243(2017)02-0291-05

2015-10-27

袁重桂(1959-)，博士，副教授，主要从事鳗鲡生态精养方面的研究，fdycg@126.com

福建省闽清丰达生态农业大观园有限公司横向合作项目(00801506)

S968.41

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