论文部分内容阅读
龙须菜是江蓠属中一种重要的产琼胶红藻,同时其在生长过程中能大量吸收海水中的碳、氮、磷等元素,从而可改善海水环境。藻类生长过程中不仅需要大量营养元素,微量元素也是必不可少的。氮元素是海洋藻类生长所必需的的大量营养元素。近年来,近岸水域氮磷的富营养化已成为全球关注的环境问题,这可能对藻体的生长繁殖产生影响。硼在海洋藻类中是一个重要的微量元素,相对于陆地的缺硼环境,海洋环境中的硼浓度较高,因此不会出现缺硼问题,但是高硼浓度会带来潜在的硼毒性问题。探究大量营养元素氮和微量元素硼对龙须菜生理代谢的影响,可为龙须菜的生产养殖提供理论依据。 用自然海水预培养龙须菜一周后,直接在自然海水中添加 NH4Cl使氨氮浓度为835μmol·L-1,对龙须菜进行高氨氮胁迫处理,通过测定海水中氨氮浓度的变化和藻体氨基酸、可溶性蛋白、藻红蛋白、碳氮元素的含量及GS、GOGAT、GDH、AS的活力等指标,探讨龙须菜在高氨氮胁迫下氮库及氮代谢的响应。此实验分为长期氨氮胁迫和短期氨氮胁迫两个部分:长期实验周期为12天,每隔2天更换海水;短期实验周期为72小时,期间不更换海水。长期氨氮胁迫对龙须菜的氮库及氮代谢的影响结果表明:与对照组相比,高氮组龙须菜的游离氨基酸含量在第3天显著升高,其中天冬氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺分别升高了10、7和30倍。丝氨酸和丙氨酸的含量在第9天显著上升,第12天分别高于对照组2.0和1.8倍。酪氨酸和异亮氨酸在整个实验周期中基本保持稳定。谷氨酸是龙须菜中含量最丰富的氨基酸,在高氮组的整个实验周期中呈现先下降后上升的变化趋势,第12天比对照组高约1.3倍。说明当外源氮浓度充足时,龙须菜能迅速将氮源储存在氨基酸库中,其中酰胺形式的氨基酸起主要储存作用。可溶性蛋白和藻红蛋白含量在第6天分别上升了35.2%、41.4%,而总碳含量基本保持稳定,氮元素不断积累,碳氮比值逐渐减小。由此推测为确保氮库的正常运作和碳元素含量的稳定不变,呼吸作用和光合作用可能会加强,为氮代谢提供大量的能量和代谢中间产物。高氮组的GS、GOGAT、GDH、AS的活力第12天与对照组均无显著性差异。但在短期氨氮胁迫的实验中有不同的实验结果,氨氮浓度在72小时的时候已经降到204μM,此时龙须菜已经处于非高氮胁迫的状态了,这可能就是导致长期实验中酶活没有出现显著性变化的原因。氨氮胁迫1小时龙须菜的GOGAT活力就出现显著升高(P<0.05),3小时后 GS和GOGAT活力也显著上升(P<0.01)。72小时内,龙须菜的AS活力一直保持着平稳的状态,未出现显著性变化。实验结果表明,当环境中的氨氮浓度较高时,龙须菜GS/GOGAT循环途径对外源氨氮的吸收同化起到至关重要的作用,另外 GDH可作为一个氨氮解毒机制,但是它的主要作用应该还是分解谷氨酸提供碳骨架,确保氨氮的高效吸收。 对于微量元素,我们也探讨了硼胁迫对龙须菜生长及生理特征的影响,结果显示:实验之前取汕头市南澳岛不同地点的海水,通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)检测海水中硼浓度在0.0934~0.375mmol·L-1范围之间。用人工海水(硼浓度设置为0.375 mmol·L-1)预培养龙须菜一周后后,设置4个水平的硼浓度处理,分别为缺硼组(0 mmol·L-1),对照组(0.375 mmol·L-1),高硼组(3.75 mmol·L-1),硼过量组(37.5 mmol·L-1)。实验周期为12天,每隔两天更换新鲜海水及测定藻体的日特定生长速率、藻胆蛋白质量分数、叶绿素a质量分数、可溶性糖质量分数和抗氧化酶活力等生理生化指标。龙须菜在硼胁迫下的生理生化响应结果表明,与对照组(0.375 mmol·L-1)相比,缺硼组(0 mmol·L-1)和高硼组(3.75 mmol·L-1)龙须菜呈红褐色,日特定生长速率无显著差异;缺硼组龙须菜第6天的叶绿素a与第9天的别藻蓝蛋白显著下降;高硼组的藻红蛋白、藻蓝蛋白、叶绿素a和可溶性糖显著下降,PPO和CAT活力显著上升。硼过量组(37.5 mmol·L-1)的龙须菜在第6天完全变绿,日特定生长速率出现负增长,光合色素和可溶性糖含量、PPO和CAT酶活力均显著下降。可见,水体中含有过高或过低的硼元素都会对龙须菜的生理生化产生不良影响,因此,龙须菜养殖中要确保海水中的硼浓度适宜。