光照强度对利玛原甲藻生长的影响

2017-05-30曾玲文菁韩冰

企业科技与发展 2017年7期

关键词：密度

曾玲　文菁　韩冰

【摘要】目的：研究不同光照强度对南海利玛原甲藻生长的影响。方法：设置了2 200 lx、3 000 lx、3 800 lx、4 600 lx 4个光照梯度，将指数期利玛原甲藻置于4个不同光照强度的条件下进行试验，测算细胞密度、生长速率，并运用SPSS软件对结果进行分析。结果：在设定的实验范围内，细胞终密度和平均生长速率均随着光照强度的减弱而增强，并且4组细胞终密度和平均生长速率之间均存在显著的差异（P<0.05）。结论：光照强度对利玛原甲藻生长影响显著。

【关键词】利玛原甲藻；密度；生长速率

【中图分类号】Q178.53 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）07-0034-04

0 引言

光是植物生长的能量来源，植物的生长离不开光合作用。海洋微藻绝大多数是光合自养生物，光照对藻类的生长起着至关重要的作用，是影响藻类生长的一个重要生态因子。光照的强度可以控制藻类生物的新陈代谢，与藻华的发生有直接关系。利玛原甲藻（Procentrum lima）是一种能产生毒素的赤潮甲藻，分布于热带和温带沿海水域，是海洋底栖甲藻中的重要初级生产者，是构成海洋生态系统的基础，是浮游动物的食物来源。P. lima能产生腹泻性贝毒，该毒素能在鱼、虾、贝的体内积累，通过食物链传递至人类，引起腹泻性中毒。由于腹泻性贝类中毒现象普遍存在，且分布较广，其已被列为世界食品卫生学重要问题之一，引起世界上许多国家及相关国际组织高度的重视。因此，研究P. lima的生长特性，对于预测赤潮发生和预防腹泻性贝毒中毒事件的发生均具有重要意义。

光照对微藻生长的影响显著。在一定范围内，光合作用的效率与光强成正比，藻细胞会随着光照的增强而增加。但光能过饱和或者光能不足对于藻类的光合作用会产生不利的影响，从而降低其生物量。不同藻类最适生长的光照强度不一样[1-5]。有关光照对P. lima生长影响的文章极少，而这方面的研究又分散在光照周期[6]和不同波长的光源上[7]。研究光照强度对P. lima生长影响的目前只有徐杏等人[8]。有关研究表明，同种藻不同株最适生长的光照强度不一样[1，3]。徐杏等人研究的P. lima采自缅因湾海域，而本研究的P. lima来采自海南三亚，两者最适光照强度是否一样，有待深入研究。本文通过研究不同光照强度对分离自南海三亚市P. lima的生长影响，了解其生长特性，为预防预警P. lima赤潮发生和DSP中毒奠定工作基础。本文拟解决的关键问题是光照强度对P. lima生长的影响。

1 材料与方法

P. lima采自海南省三亚市，经分离纯化后，保存于中国科学院南海海洋研究所广东省海洋药物重点实验室保种室。藻细胞采用改良K培养液、温度为30 ℃、盐度为35‰、光照周期为13：11 h的环境条件培养。

取指数生长期的P. lima接种于新鲜培养液中，分别置于光照强度为4 600 lx、3 800 lx、3 000 lx、2 200 lx的环境中，其余培养条件同下文“2.1”，接种密度约4.0×103 cells mL-1。隔天取樣，采用显微镜计数法进行细胞密度测定。根据Guillard的单细胞藻种群生长公式，求出藻细胞生长率K（division d-1）：K=（3.322/t）×log（Nt/N0），式中N0为藻细胞初始密度，Nt为t天后藻细胞密度，t为培养天数。

2 结果与分析

2.1 生长曲线和细胞密度

不同光照强度条件下的P. lima生长曲线如图1所示。由生长曲线可以看出，在第10 d前，4种不同光照强度的实验组均处于指数生长期，曲线基本呈线性上升，第14 d后4 600 lx实验组进入稳定期，直到培养结束，细胞密度基本维持在5.5×104～6.0×104 cells mL-1。其余3组生长曲线波动上扬，互相交错，在第38 d趋向稳定并逐渐分离。培养结束（第42 d），从上到下的生长曲线分别是2 200 lx、3 000 lx、3 800 lx、4 600 lx实验组。

细胞终密度如图2所示，可见在4 600～2 200 lx这个范围里，随着光照强度的减弱，细胞终密度逐步上升（5.87×104～8.24×104 cells mL-1，ANOVA，p<0.05），最大密度组（2 200 lx）是最小密度组（4 600 lx）的1.4倍，多2.37×104 cells mL-1。

2.2 生长速率

基于每次检测结果获得的生长速率如图3所示。不同光照条件下不同时期藻株的生长速率变化很大，其中光强4 600 lx藻株的生长速率在第2 d达到最大值（0.635 d-1），4组藻株最大生长速率均出现在前4天，此后，生长速率震荡下跌。第10 d前四组藻细胞均处于增长状态（生长速率大于0），第10 d后生长速率在0值上下波动。其中，波动最较小的是4 600 lx实验组，第16 d后基本维持在0左右，波动最明显的是2 200 lx实验组，生长速率整个生长周期的变化幅度很大，说明在光照强度下，P. lima的生长更活跃。

整个生长周期的平均生长速率（0.064～0.072，p<0.05）如图4所示。在4 600～2 200 lx范围内，随着光照强度的减弱，生长速率逐步上升。平均生长速率最大实验组（2 200 lx），是最小实验组（4 600 lx）的1.13倍。

2.3 光照对藻生长影响的分析

不同藻种对光照强度的需求不同，有些藻喜强光，如螺旋藻（Sprirulina sp.）在20 000 lx下比生长速率升高明显，普通小球藻（Chlorella vulgaris）的最大藻细胞的浓度随着光照强度（100 lx、500 lx、1 000 lx、3 000 lx、5 000 lx）的增加而升高；有些藻喜欢弱光，如雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）从低光强到高光强，随着时间的变化，单位细胞叶绿素a的含量逐渐减少，高光照对雨生红球藻生长不利。本研究中P. lima的细胞终密度及生长速率在研究范围内（2 200～4 600 lx）均随着光照强度的增加而减小，相对于螺旋藻来说，P. lima属于喜弱光藻。

大部分藻细胞都在光强较强时，生长速率低，过强的光照影响藻类的特定生长率，因为高光强会破坏藻体内的酶活性，导致细胞生长减缓甚至是死亡，但低光照条件对藻的生长有着不利的影响[2]，所以藻类生长有着一个适宜的光照条件（见表1）。在适宜的光照范围内，光合作用的效率与光强成正比，藻细胞的生长会随着光照的逐步增加而增长。由表1可看出，在研究范围内，不同藻种的最佳光强可能相同，如铜绿微囊藻与斜生栅藻[2]，鱼腥藻與普通小球藻[1]；同种藻最佳光强存在差异，如孟顺龙与巫娟研究的普通小球藻，最佳光强分别为6 600 lx、5 000 lx。本研究的P. lima喜弱光，在研究的4个光照强度中，最低光强实验组（2 200 lx）的密度和生长速率均最大；Morton等研究的P. lima（采自美国佛罗里达州）最适光照强度见表1。

有关研究表明颤藻的生物容量是一定的，不会随光照强度的变化而发生明显的变化。不同光照强度下小球藻达到稳定期时的生物容量基本固定，光照强度仅影响它生长速率，而本研究中光照强度不仅影响着P. lima的生物容量，而且还影响其生长速率，并且两者结果均存在显著的差异（p<0.05）。

3 结论

不同光照强度对P. lima生长影响显著（p<0.05），在实验范围内（4 600～2 200 lx），细胞终密度和生长速率均随着光照强度的减弱而增加；微藻生长有最适光照范围，超出此范围，对生长不利；同种藻不同株最佳光照强度可能不相同。

参考文献

[1]孟顺龙，裘丽萍，王菁，等.光照对普通小球藻和鱼腥藻生长竞争的影响[J].生态环境学报，2015，24（10）：1654-1659.

[2]殷燕，张运林，王明珠，等.光照强度对铜绿微囊藻

（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scenedesmus

obliqnus）生长及吸收特性的影响[J].湖泊科学，2012，

24（5）：755-764.

[3]巫娟，陈雪初，孔海南，等.光照度对水华鱼腥藻细胞比重与藻丝长度的影响研究[J].中国环境科学，2012，

32（5）：875-879.

[4]刘青，张晓芳，李太武，等.光照对4种单胞藻生长速率、叶绿素含量及细胞周期的影响[J].大连水产学院学报，2006，21（1）：24-30.