海萝分布、早期阶段发育及响应干露胁迫的光合生理研究

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海萝(Gloiopeltis furcata)是北太平洋两岸特有的暖温带性大型海藻,栖息于中潮带至高潮带区域,与其它潮间带海藻共同维持海洋动植物群落的丰度。海萝是一种重要的经济红藻,人为扰动导致了该资源的严重衰退。本文以长岛地区自然生长的海萝为研究对象,开展了种群生态学调查,观察了其生活史早期阶段发育,考查了干露对其光合活性的影响。主要研究结果如下:  1.海萝生物量和长度的时空变化及影响因素  本文研究了资源保护良好的山东小黑山岛海萝自然种群生物量和长度的时空分布规律及其影响因素。协方差分析表明,环岛尺度下底质类型和向海开放度对海萝生物量和长度影响显著,岩礁底质和开阔型潮间带利于海萝生长;双因素方差分析表明,小生境尺度下浪击和潮位对海萝生物量和长度影响显著,迎浪和适中潮位利于海萝生长。单因素方差分析表明,海萝生物量和长度的季节变化显著,海萝适宜生长期为3-4月份,生物量和长度峰值出现在春末夏初。  2.海萝生活史早期阶段形态学观察  采用切片及显微观察的方法,观察了海萝生活史早期阶段发育过程,主要包括果孢枝的形成,精子囊、果孢子囊和四分孢子囊的发育,以及孢子的萌发。结果显示海萝雌配子藻体内存在壶状体结构,每个壶状体中有一个辅助细胞和一个与之相毗连的支持细胞。辅助细胞通常位于壶状体的基部,分裂产生少量2-3细胞的果孢枝。精子囊母细胞由雄配字体最外皮层细胞分化而来,每个精子囊母细胞只能产生一个精子。在成熟季节,精子与果孢枝上伸出的受精丝接触完成受精,果孢分裂形成联络丝,并向辅助细胞延伸生长,最终与之融合。融合后的辅助细胞产生许多分支的生孢子丝,经过一段时间发育后,形成大量果孢子。果孢子囊突出藻体表面,呈囊突状。四分孢子囊由四分孢子体内皮层细胞经十字形分裂而来。成熟的四分孢子和果孢子被释放后,在12 h内即可附着于培养皿底部,以规则的二分裂方式增加细胞数量。经过一个月的培养,孢子发育至盘状体阶段,直径55-60μm。海萝藻体以顶端生长的方式生长,顶细胞圆顶状,向下分裂形成中轴结构;顶细胞的发现首次证实了该物种的顶端生长方式。  3.海萝响应干露胁迫的光合活性研究  采用叶绿素荧光技术考察了不同潮汐模式下海萝藻体光合活性的日变化、海萝光合活性与藻体含水量之间的关系以及干露和光照对光合活性的交互影响。结果表明:1)早、中、晚潮汐相比,中午潮时最大量子产量(Fv/Fm)下降速度最快。早潮干露初期Fv/Fm下降较慢,随后加快;晚潮干露时Fv/Fm始终较快下降。各种潮汐模式下,Fv/Fm当日基本恢复至初始水平,呈现了可逆的下降,即动态光抑制。2) Fv/Fm及有效量子产量(ΦPSII)随含水量的降低而下降,当含水量低于90%时 Fv/Fm和ΦPSII下降迅速,但含水量6%左右的藻体重新浸没后仍能恢复光合作用,即通常情况下可以耐受72 h的干露,具有很强的干露耐受能力。藻体含水量与Fv/Fm及ΦPSII的函数关系为: Fv/Fm=0.68+(0.0044-0.68)/[1+(含水量/66.96)5], R2=0.99;ΦPSII=0.585+(0.004-0.585)/[1+(含水量/73)10],R2=0.99。3)方差分析结果进一步显示,光强和干露交互作用对藻体光合活性影响显著,随光照增强和干露时间延长光抑制程度增大,强光(1000μmol photons·m-2·s-1)和长时间干露(6 h)叠加时,藻体光合活性降低程度最大,完全恢复所需时间最长。
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