溶解有机物(dissolved organic matter,DOM)是海洋中的最大氮磷储库。大部分的DOM通过胞外酶的水解作用,成为可供浮游植物进一步或直接利用的小分子物质。胞外酶活性不仅能够反映水体中DOM的数量和质量,还能反映藻类对有机组分的改造水平及其对藻类生长繁殖作出的营养贡献。浮游植物的胞外酶活性差异可能决定其利用DOM能力存在差异。本研究结合现场调查和室内研究,在室内选取中国近海重要的三种藻华生物:东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens),分别研究它们在不同形态碳源(纤维二糖和寡肽)下的β-葡萄糖苷酶生理学特性、不同形态氮源(硝氮、氨氮、尿素和寡肽)下的亮氨酸氨肽酶生理学特性以及不同形态磷源(KH2PO4和葡萄糖-6-磷酸(G-6-P))下的碱性磷酸酶生理学特性,比较三种藻华生物的胞外酶特性差异,进一步阐明海洋微藻对DOM的代谢同化机制,探讨浮游植物在水解利用有机物质上的种间差异;在现场调查秦皇岛近海褐潮高发区四种胞外酶(α、β-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨肽酶、碱性磷酸酶)活性变化,分析几种胞外酶在海区DOM水解的作用,研判海水中浮游植物的营养生理状态。主要研究结果如下:1.东海原甲藻、中肋骨条藻和抑食金球藻都可以产生β-葡萄糖苷酶。当环境中氮磷营养充足时,纤维二糖的存在导致三种藻华生物的β-葡萄糖苷酶活性上调;寡肽的存在会抑制三种藻华生物β-葡萄糖苷酶活性的表达。2.东海原甲藻、中肋骨条藻和抑食金球藻在起始氮饥饿和氮饱和状态都可以产生亮氨酸氨肽酶,这表明至少部分亮氨酸氨肽酶是结构酶。氨氮、硝氮和尿素对三种藻华生物的亮氨酸氨肽酶活性无影响;寡肽存在可以促进东海原甲藻和抑食金球藻的亮氨酸氨肽酶活性的表达,但对中肋骨条藻影响不明显。东海原甲藻和抑食金球藻的亮氨酸氨肽酶活性高于中肋骨条藻酶活性。因此,东海原甲藻和抑食金球藻对溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)的利用可能强于中肋骨条藻。东海原甲藻亮氨酸氨肽酶活性主要是细胞颗粒态和游离态形式表达,抑食金球藻的酶活性都主要由细胞颗粒态表达。亮氨酸氨肽酶以细胞颗粒态表达更有利于细胞吸收降解后的无机氮源,所以抑食金球藻可能在竞争利用DON方面比东海原甲藻占优势。所以抑食金球藻利用DON的能力可能在三种藻华生物中最强。这可能可以用于解释抑食金球藻更容易在氮限制海域暴发的原因。3.东海原甲藻和中肋骨条藻的碱性磷酸酶是诱导酶。东海原甲藻和中肋骨条藻的碱性磷酸酶都受细胞内外磷源的调控,随着胞内外磷源浓度的降低碱性磷酸酶活性增强。但是东海原甲藻对磷的响应较为灵敏,当溶解有机磷存在时能较快的产生碱性磷酸酶水解利用有机物,中肋骨条藻的反应较为迟缓。而且中肋骨条藻在磷胁迫时会过量诱导碱性磷酸酶的产生,消耗能量,使其在竞争DOP方面存在劣势。4.2014年6月,对秦皇岛海域胞外酶活性的测定和营养盐参数的分析表明该海域是一个磷限制海域。该海域中四种胞外酶主要由粒径2-5μm和>5μm的浮游植物产生,这表明浮游植物群落在秦皇岛近海生态系统有机质分解过程中发挥作用。其中,亮氨酸氨肽酶和碱性磷酸酶活性比α、β-糖苷酶活性大1~2个数量级。温度、叶绿素a和DOP含量可能是影响葡萄糖苷酶和亮氨酸氨肽酶活性的主要因素。同时胞外酶水解动力学结果表明,海水中的有机氮、磷相较于有机碳源的周转速率高,有机磷源的周转时间只要几分钟。这些结果表明DOP可能是秦皇岛海域的重要磷源,可能与DON一起在浮游植物生长过程中发挥重要作用,为秦皇岛海域褐潮的暴发提供营养物质。