盐度和透明度对强壮硬毛藻生长发育的影响

崔雅诺，卞 瑶，王宏伟

( 辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116081 )

强壮硬毛藻(Chaetomorphavalida)，属绿藻门、绿藻纲、刚毛藻目、刚毛藻科、硬毛藻属。藻体直立，单生或丛生，为单列细胞不分枝的丝状体，基部有盘状或假根状固着器。直立藻体大多具有由长方形基部细胞延伸而成的假根。聚集成团块的藻体通常没有基部细胞，营养细胞的直径基本一致。藻体居间生长。细胞壁厚而硬，通常具有明显层理。细胞多核，具有一个网状叶绿体及多个淀粉核。无性繁殖产生游孢子或厚壁孢子，有性生殖为同配生殖[1-2]。该种主要分布于澳大利亚、新西兰和斐济等地[1,3-4]。在我国辽宁省大连市的仿刺参(Apostichopusjaponicus)养殖池和山东省荣成市海域也发现了该种，经鉴定认为，该种是中国新记录种，为外来入侵种[2,4]。

近年来，强壮硬毛藻在大连各地仿刺参养殖池甚至在污水池中大量分布，其在仿刺参养殖池中迅速增殖，占据优势地位，在生长旺盛期可直接将仿刺参缠绕致死，并且藻体腐烂后会使水质恶化，滋生各种病菌，致仿刺参大量死亡，是仿刺参养殖中的主要危害藻类，给仿刺参养殖业带来了较大的危害和经济损失，并且如果大规模暴发赤潮也有可能危害到海域生态安全和人类健康[4-7]。

据报道，2011年，邓蕴彦等[4]对强壮硬毛藻生长、生殖的温度范围进行了研究。此外，关于温度和光照强度对强壮硬毛藻生长、生殖的影响研究在国内外已均见报道[8]。2013年，Deng等[9-11]还观察到强壮硬毛藻的配子体产生侧枝，并提出其生活史与硬毛藻属中典型的同型世代交替生活史不同，发现了基底附着细胞的形状是该属重要的分类学特性，并对强壮硬毛藻部分基因序列进行了序列分析。迄今为止，关于盐度和透明度对强壮硬毛藻生长发育的影响，尚未见报道。

笔者以采自辽宁省大连市仿刺参养殖池的强壮硬毛藻为试验材料，在实验室培养条件下，探讨盐度和透明度对其生长发育的影响，旨在确定硬毛藻生长发育适宜的盐度和透明度条件，为其在海水养殖区大暴发的防控提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 标本采集和处理

试验所用的强壮硬毛藻采集于辽宁省瓦房店市的仿刺参养殖池。试验用的天然海水取自大连市黑石礁海域。

经ST20S手持式盐度计(Ohaus)测量，海水盐度为30。将天然海水经过滤、灭菌，冷却后用于试验。不同盐度的海水制备是通过将灭菌后的海水蒸发浓缩，再经蒸馏水稀释后获得；不同透明度海水的制备是在灭菌后的海水中加入泥沙，再用透明度盘[12]测定后获得。

将藻体取出一部分进行藻体表面去污处理，使用解剖针和软毛刷轻轻去除藻体表面的附着物，再使用灭菌的海水将其冲洗数次。将处理后的藻体剪成平均长度为(3.13±0.02)cm的小段，暂养在已灭菌的20 cm×10 cm×10 cm玻璃缸中，倒入海水培养。

将处理好的藻体选取30段为一组，放入玻璃缸中进行编码并标明其对应的环境条件，在每个玻璃缸内倒入相应处理的PES培养液(PES原液∶灭菌海水=1∶49)，放置在相应条件光温控制的培养箱中持续培养，培养过程中每隔3 d换1次海水。试验期间每日观察玻璃缸内海水的容量及观察测量藻体的生长长度及藻体在显微镜下的状态。在进行透明度对强壮硬毛藻的日特定生长速率的影响试验时，选用100 cm×100 cm×200 cm的玻璃缸。

1.2 试验条件设置

1.2.1 预培养

将藻体置于温度25 ℃、光照度5000 lx、盐度30、透明度120 cm、光周期为光(L)∶暗(D)=14∶10的条件下预培养，用以进行后续培养及生态因子试验。

1.2.2 盐度组试验设计

设置10、20、30、40、50 5个盐度梯度，每个盐度组设置3个平行。温度25 ℃，光照度5000 lx，透明度120 cm，光照周期L14∶D10。每间隔3 d，在每个试验组中随机抽取10段藻体测量其长度，培养周期12 d。

1.2.3 透明度组试验设计

设置40、60、80、120、140 cm 5个透明度梯度，每个透明度组设3个平行。温度25 ℃，光照度5000 lx，盐度30，光照周期L14∶D10。每间隔 3 d，在每个试验组中随机抽取10段藻体测量其长度，培养周期12 d。

1.3 观察方法与统计分析

使用Olympus BH2显微镜进行观察并拍照记录。使用Excel 2010对测得的藻体长度进行数据统计，并计算出藻体的日特定生长率。用Adobe Photoshop CS4进行图像处理，使用SPSS 22.0进行单因素方差分析，若差异显著再用Tukey′s进行多重比较，以P<0.05作为差异显著水平，试验数据用平均值±标准差表示。按下式计算日特定生长率：

日特定生长率/%=(Lt-L0)/L0×100%

式中，L0为试验初始时藻体的平均长度(cm)，Lt为试验中某一时间段藻体的平均长度(cm)。

2 结 果

2.1 盐度对强壮硬毛藻生长发育的影响

强壮硬毛藻在盐度为30时生长最迅速，试验期间藻体的日特定生长速率达到了65%，其次为盐度40组，试验期间藻体的平均日特定生长速率为33%(图1)。随着盐度的降低和升高，其他盐度组的日特定生长率均显著低于盐度30组和40组(P<0.05)；日特定生长率最低的为盐度10和50组，试验期间藻体的平均日特定生长率分别为14%和4.33%。且在低盐情况下，即盐度为10～20时，藻体呈现从墨绿过渡到碧绿再到黄绿(图2)，一直缓慢生长但未死亡，而藻体中的叶绿体数量逐渐降低(图3a、b)。在高盐时，即盐度为40～50时，藻体生长缓慢且叶绿体数量比低盐时更低(图3c、d)，在盐度达到50时，藻体呈现灰白色并出现死亡现象(图2d)，藻体的原生质体出现明显收缩(图3d)。

图1 盐度对强壮硬毛藻生长发育的影响图中不同字母代表差异显著(P<0.05)，下同.

图2 不同盐度下对强壮硬毛藻生长发育的形态观察a.盐度10； b.盐度20； c.盐度40； d.盐度50.

图3 不同盐度下对强壮硬毛藻生长发育的显微观察a.盐度10； b.盐度20； c.盐度40； d.盐度50.

2.2 透明度对强壮硬毛藻生长发育的影响

试验期间，强壮硬毛藻在透明度高于120 cm的泥沙水体中藻体生长情况良好，在透明度为140 cm水体中，藻体的日特定生长率高达80.3%(图4)；而在透明度为60 cm的泥沙水体中，藻体的日特定生长率仅约为透明度120 cm泥沙水体的50%，藻体表面颜色变浅，藻体内叶绿体的数量减少(图5a)，表明强壮硬毛藻的生长由于水下光照条件的限制而受到了抑制，但此后强壮硬毛藻的生长速率仍能保持一定的增长，而在透明度40 cm泥沙水体中，藻体的生长受到了明显的抑制并且其叶绿体数量也进一步减少(图5b)，随着时间的延长，藻体的生长率增加缓慢。

图4 透明度对强壮硬毛藻生长发育的影响

图5 不同透明度下对强壮硬毛藻生长发育的显微观察a.透明度120 cm； b.透明度40 cm.

3 讨 论

3.1 盐度对强壮硬毛藻生长发育的影响

盐度是影响藻类生长发育的重要环境因子之一。盐度在一定程度上影响着藻类的渗透压、营养盐吸收及其悬浮性。当藻细胞生长的盐度条件改变时，细胞的渗透压也随之发生变化，过高或过低的盐度对藻类细胞均会造成伤害，直至死亡[13]。而海藻在进化过程中建立了对盐度变化的耐受性，通过渗透调节物质的进出改变自身渗透压以保持细胞内外的水势平衡[14]。大连沿岸海水盐度较低，约为31，其中渤海沿岸盐度比黄海沿岸盐度略高。且大连沿岸海水在冬季受外海海水影响较大，盐度略增；夏季海水盐度约为30。而大连沿海气候受大陆气候影响，全年水温平均约为25 ℃，其中8月是大连地区温度最高的月份。野外调查发现，强壮硬毛藻在夏季时生物量最大，此时水温超过20 ℃，盐度约30，而进入冬季后由于水温降低，盐度升高，其生物量开始减少，这与邓蕴彦等[4]的强壮硬毛藻的适宜生长温度为21～29 ℃研究结果基本相符，与本试验的研究结果——藻体最适宜生长盐度为30也相符。虽然海藻对盐度的变化具有一定耐受性，但由于盐度变化会导致海水渗透压改变，所以仍然会对强壮硬毛藻的生长造成显著影响。

3.2 透明度对强壮硬毛藻生长发育的影响

透明度对强壮硬毛藻的生长发育有显著影响。试验期间在透明度为120、140 cm的泥沙水体中藻体生长情况良好，而在透明度低于120 cm的泥沙水体中，藻体的生长则受到抑制。由于透明度会直接影响水下的光照度，所以藻体在低透明度下生长受抑制。可能是因为在低透明度的泥沙水体中，水下的光照度较弱，未到达光的饱和点，光合速率也较低，导致无法积累充足的能量，因而藻体的生长受到抑制。而在一定范围内随着透明度的增加，水下的光照度也随之增强，因此藻体的日特定增长率也随之增强。而仿刺参生长发育并不需要光照，因此在可能条件下可以通过降低透明度或减少光照度来抑制硬毛藻的生长发育，从而降低硬毛藻给仿刺参养殖业带来的危害。

3.3 强壮硬毛藻的暴发潜力分析

大型海藻是一类能依靠基部固着器固着在水底基质上生活，含有叶绿素a，能进行光合放养的多细胞海洋植物[15-16]，主要包括红藻、绿藻和褐藻[17-18]。而强壮硬毛藻就是隶属于绿藻门的一种大型海藻，并且也是我国沿海的绿潮种之一[19]。绿潮藻大多具有广温、广盐的特性[20]，适宜的温度、盐度可以加速藻体生长[21]，因此，对调控温度和盐度等环境条件来防治绿潮藻。据报道，强壮硬毛藻适宜生长温度为21～29 ℃，为暖水性海藻[4,7]，因此本研究着重考察了盐度对强壮硬毛藻生长发育的影响，希望通过盐度的变化来改善沿海的绿潮现状。试验结果显示，强壮硬毛藻在盐度为30～40时均能健康生长，因此其适宜的温盐条件为温度21～29 ℃、盐度30～40。类似于其他绿潮藻，强壮硬毛藻也具有较广的温度和盐度适应性。

本研究在实验室条件下，对强壮硬毛藻在不同盐度和透明度条件下的生长发育状况进行了较为系统的观察，结果表明，强壮硬毛藻适宜生长繁殖的温度条件和盐度条件易于达到，因此具有引发绿潮的潜在可能性，还需要对其进行长期监测、调查，开展进一步的观察研究[6]。

4 结 论

本试验结果表明，盐度和透明度对强壮硬毛藻的生长发育均有一定影响；强壮硬毛藻为广盐性种，其适宜盐度为30～40，当盐度达到50时，藻体开始死亡；当透明度低于120 cm时，藻体的生长受到抑制。