孫宗紅，麥惠欣，劉志剛，謝恩義

（廣東海洋大學水產(chǎn)學院，廣東 湛江，524025）

溫度對全緣馬尾藻幼孢子體生長和生理組分的影響

孫宗紅，麥惠欣，劉志剛，謝恩義

（廣東海洋大學水產(chǎn)學院，廣東 湛江，524025）

為探究全緣馬尾藻（Sargassum intrgerrimum）幼孢子體對溫度的適應性，在照度為10 000 lx，光照周期為12L:12D，溫度分別為 11.0、16.0、21.0、26.0、31.0、36.0℃的條件下，研究不同溫度對全緣馬尾藻幼孢子體生長、光合色素含量、SOD活力和CAT活力的影響。結果表明，幼孢子體在16.0～26.0℃的溫度范圍內(nèi)生長明顯，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），溫度為21.0℃時生長最快；溫度為11.0℃時生長緩慢，溫度為31.0和36.0℃時幼孢子體的生長因溫度過高有潰爛現(xiàn)象。在本實驗條件下，全緣馬尾藻幼孢子體的適宜溫度范圍為16.0～26.0℃，最適溫度為21.0℃。

溫度；全緣馬尾藻；幼孢子體；生長；光合色素；酶活力

全緣馬尾藻（Sargassum intrgerrimum）隸屬于褐藻門（Phaeophyta）圓子綱（Cyclospreae）墨角藻目（Fucales）馬尾藻科（Sargassaceae）馬尾藻屬（Sargassum），主要分布于廣東省湛江市硇洲島的低潮帶石沼中，是中國特有的藻類種類，經(jīng)濟價值較大。目前關于馬尾藻的研究主要集中在營養(yǎng)成分［1-5］、分布特征［6］以及生態(tài)價值［7］等方面。盧虹玉等［1-2］開展了全緣馬尾藻的主要營養(yǎng)成分分析與評價，以及其褐藻多酚的抗氧化和抗腫瘤細胞增殖作用研究；黃冰心等［6］報道了我國沿海馬尾藻屬的物種多樣性及其區(qū)系分布特征；謝恩義等［7］研究了全緣馬尾藻及其他 6種海藻對栽培海區(qū)水質(zhì)的影響；劉加飛等［8］研究了湛江近岸馬尾藻中重金屬元素含量及富集分析。然而對于與全緣馬尾藻的人工育苗密切相關的全緣馬尾藻幼孢子體生態(tài)學研究較少，開展有關環(huán)境因子對全緣馬尾藻幼孢子體生長影響的研究十分必要。溫度通過直接影響光合作用、呼吸作用等機制來影響幼孢子體的生長、存活率和產(chǎn)量等，是影響全緣馬尾藻幼孢子體生長的重要生態(tài)因子之一。筆者研究溫度對全緣馬尾藻幼孢子體生長和葉綠素a（Chl a）、類胡蘿卜素（Car）、超氧化物歧化酶（SOD）及過氧化氫酶（CAT）等生理組分的影響，以探討全緣馬尾藻幼孢子體對溫度的適應性，為養(yǎng)殖生產(chǎn)提供參考。

1　材料與方法

1.1材料

全緣馬尾藻幼孢子體取自2013年8月湛江銀浪海洋生物有限公司人工培育的苗簾，生長良好，單株藻體質(zhì)量0.008～0.011g，長度1～2 cm。

1.2方法

1.2.1實驗方案將幼孢子體放于20℃的室內(nèi)環(huán)境中用海水暫養(yǎng)一周，取葉長約1 cm的幼孢子體為實驗樣本。

預實驗表明，10.0℃藻苗存活率低于50%，可視為生存臨界溫度。因此，實驗設置11.0、16.0、21.0、26.0、31.0、36.0℃等6個溫度梯度，每個溫度梯度組設置3個平行組。在裝有500 mL海水的錐形瓶中放入全緣馬尾藻幼孢子體30株，放入氣石，使錐形瓶中形成水流，以模擬海洋環(huán)境中的海水動力條件，瓶口用保鮮膜包裹，以避免因海水蒸發(fā)而影響鹽度。實驗在光照培養(yǎng)箱中進行，各組照度10 000 lx，光照周期12L:12D。實驗用水為過孔徑75 μm篩網(wǎng)并煮沸的消毒海水，鹽度26.0～28.0，pH = 8.1，營養(yǎng)鹽為0.12 mmol/L NaNO3和0.0074 mmol/L KH2PO3，每3 d換水1次。

1.2.2測量指標及方法包括全緣馬尾藻幼孢子體質(zhì)量（g）、光合色素含量（Chl a、Car）、酶（包括超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT）含量和蛋白質(zhì)濃度的測定。每5 d測1次藻體質(zhì)量，每7 d測1次光合色素含量，每10 d測1次酶活力和蛋白質(zhì)濃度。各組每次測定均取幼孢子體2株。

藻體質(zhì)量：溫和除掉雜藻，用紗布吸干幼孢子體表面的水分，稱量，計算每個平行組幼孢子體的平均質(zhì)量。

光合色素含量的測定：采用體積分數(shù)95%乙醇提取的分光光度計法。溫和除去雜藻后，將全緣馬尾藻幼孢子體表面的水分吸干，再進行光合色素含量測定。根據(jù) Porra［9］的公式計算Chl a 含量。根據(jù)Parsons & Strickland［10］的公式計算Car含量。

式中，ρChla、ρChlb、ρT、ρCar分別為葉綠素a、b，總葉綠素及類胡蘿卜素的質(zhì)量濃度（mg·L-1），D646nm、D663nm、D470nm分別為各波長下的光密度值。色素含量 = 色素質(zhì)量濃度（mg · L-1）×提取液體積（L）×稀釋倍數(shù) /干樣品質(zhì)量（g）。

超氧化物歧化酶（SOD）活力、過氧化氫酶（CAT）活力、蛋白質(zhì)濃度的測定均使用南京建成公司的測定試劑盒。總超氧化物歧化酶T-SOD活力單位定義：每毫克組織在 1 mL反應體液中SOD 抑制率達 50% 時所對應的 SOD量為一個SOD 活力單位（U）。過氧化氫酶活力的定義：每毫克組織蛋白每秒鐘分解1 μmol的H2O2的量為一個活力單位（U）。本文用比活力（U/mg）形式表達。

1.2.3數(shù)據(jù)處理運用Excel 2007統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。用One Way ANOVA檢驗差異的顯著水平（α = 0.05），Duncan法多重比較各組間差異性。

2　 結果與分析

2.1溫度對全緣馬尾藻幼孢子體質(zhì)量的影響

在不同溫度中培養(yǎng)的全緣馬尾藻幼孢子體質(zhì)量的變化見圖1。從圖1可見，當溫度為16.0、21.0和26.0℃時，幼孢子體質(zhì)量總體上呈增長趨勢，25、30、35 d時，各溫度組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），且當溫度為21.0℃時，生長速度最快，其次是16℃和26℃，說明這些溫度較適于藻體的生長。31.0、36.0℃溫度組的幼孢子體分別在實驗30、10 d時因溫度過高而全部死亡，不利于藻體生長。11.0℃溫度組的藻體質(zhì)量增長幅度較小，且實驗20 d時出現(xiàn)葉子嚴重脫落，藻體質(zhì)量急劇下降的現(xiàn)象，說明該溫度不利于藻體生長。16.0、21.0、26.0和31.0℃等4個溫度組的幼孢子體在實驗 15 d時均出現(xiàn)輕微的葉子脫落、藻體質(zhì)量曲線短暫下降現(xiàn)象，但對生長的影響不大。

2.2溫度對全緣馬尾藻幼孢子體葉綠素 a含量的影響

在不同溫度條件下幼孢子體葉綠素a含量的變化見圖2。從圖2可見，隨溫度上升，幼孢子體的葉綠素a含量總體均呈現(xiàn)“高-低-高”變化趨勢。隨實驗時間的變化，11.0、16.0、21.0、26.0℃等溫度組幼孢子體的葉綠素a含量總體呈現(xiàn)上升趨勢；21℃溫度組的幼孢子體葉綠素a含量最高，且同一時間內(nèi)與其他各溫度組差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；16、26℃溫度組葉綠素 a含量次之，且同一時間兩組間差異均無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）。11.0℃溫度組的葉綠素a含量增長緩慢，說明低溫不利于葉綠素的積累；31.0℃溫度組的葉綠素a含量偏低，且隨實驗時間的變化，呈現(xiàn)先緩慢增長后下降的趨勢，且35 d時，該組的幼孢子體因溫度過高而均已全部死亡，說明該溫度不利于藻體葉綠素的積累。

圖1　溫度對全緣馬尾藻幼孢子體體質(zhì)量的影響Fig.1　Effects of different temperatures on juvenile sporophyte mass of Sargassum integerrimum

圖2　溫度對全緣馬尾藻幼孢子體葉綠素a含量的影響Fig.2　Effects of different temperatures on the content of chlorophyll a of juvenile sporophyte of Sargassum integerrimum

2.3溫度對全緣馬尾藻幼孢子體類胡蘿卜素含量的影響

不同溫度條件下幼孢子體類胡蘿卜素的含量變化見圖 3。由圖 3可知，同一測量時間內(nèi)，隨溫度上升，幼孢子體類胡蘿卜素含量均呈“低-高-低”的變化趨勢。隨實驗時間的變化，各組的類胡蘿卜素含量總體上呈現(xiàn)上升趨勢，16、21和26℃等3個溫度組上升幅度較大，說明這3個溫度均較利于藻體類胡蘿卜素的積累，21℃組幅度最高，其次是16℃，再次是26℃組，且同一時間內(nèi)，16℃和 21℃兩組間類胡蘿卜素含量差異無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）（35 d除外），16和26℃兩組間類胡蘿卜素含量差異無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）（14、21 d除外）。11.0和31℃兩組的類胡蘿卜素含量較低且上升幅度較小，而31℃溫度組21 d時類胡蘿卜素含量下降，至35 d時藻體已全部死亡，說明這兩個溫度不利于藻體類胡蘿卜素的積累。

2.4溫度對全緣馬尾藻幼孢子體SOD活力的影響

不同溫度對幼孢子體SOD活力影響見圖4。由圖4可見，同一時間內(nèi)，幼孢子體的SOD活力隨溫度變化，總體上呈現(xiàn)“高-低-高”的變化趨勢，而隨實驗時間的變化，同一溫度組的 SOD活力總體上均呈現(xiàn)“先升后降”的變化趨勢。當溫度為11.0℃時，SOD活力最高，且在同一測量時間內(nèi)與其他溫度組差異有統(tǒng)計學意義（P ＜ 0.05）（20 d的31℃組及40 d的16、26℃兩組除外），說明該溫度對藻體生長具有脅迫作用，不利于藻體的正常生長。21.0℃條件下，在同一時間內(nèi)，幼孢子體 SOD活力均低于其他溫度組（40 d的31℃組因溫度過高藻體均已死亡，SOD活力為0），且在40 d時與其他溫度組差異有統(tǒng)計學意義（P ＜ 0.05），說明21.0℃有利于藻體的正常生長。

圖3　溫度對全緣馬尾藻幼孢子體類胡蘿卜素含量的影響Fig.3　Effects of different temperatures on the content of carotenoid of juvenile sporophyte of Sargassum integerrimum

圖4　溫度對全緣馬尾藻幼孢子體SOD活力的影響Fig.4　Effects of different temperatures on activity of super oxide dismutase（SOD）of juvenile sporophyte of Sargassum integerrimum

2.5溫度對全緣馬尾藻幼孢子體CAT活力的影響

不同溫度對幼孢子體的 CAT活力影響見圖5。由圖 5可見，同一時間內(nèi)，幼孢子體的 CAT活力隨溫度上升，總體上呈“高-低-高”的變化趨勢。而隨實驗時間的變化，同一溫度組的CAT活力總體上呈“先升后降”的變化趨勢。同一時間內(nèi)，21.0℃溫度組的幼孢子體CAT活力低于其他溫度組，差異有統(tǒng)計學意義（P ＜ 0.05）（30、40 d的31℃溫度組，因溫度過高藻體部分或全部死亡導致CAT活力較低或為0），說明21℃有利于藻體正常生長；而 11.0℃溫度組的幼孢子體CAT活力均高于其他溫度組，差異有統(tǒng)計學意義（P ＜ 0.05），說明11℃不利于藻體的正常生長。

圖5　溫度對全緣馬尾藻幼孢子體CAT活力的影響Fig.5　Effects of different temperatures on activity of catalase（CAT）of juvenile sporophyte of Sargassum integerrimum

3　討 論

3.1溫度對全緣馬尾藻幼孢子體生長的影響

溫度可影響藻類的光合作用和呼吸作用，是影響全緣馬尾藻生長的重要生態(tài)因子之一。本研究表明，在11～31℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，全緣馬尾藻幼孢子體質(zhì)量增長幅度呈現(xiàn)“低-高-低”的變化趨勢。溫度為11.0℃時，幼孢子體的生長極為緩慢，且實驗20 d時出現(xiàn)嚴重脫葉現(xiàn)象，推斷是由于溫度過低，光合作用及各種酶活性受抑制所致。在16.0～26.0℃的溫度范圍內(nèi)，幼孢子體的生長較快，其中 21.0℃時藻體質(zhì)量最大，16.0和26.0℃次之。由此推斷，本實驗條件下，幼孢子體生長的最適宜溫度為21.0℃。此結果與Hata M和Yokohama Y［11］的在冬夏兩季，大部分海藻光合作用最適溫度約為20.0℃的結果一致。當溫度為31.0～36.0℃時，全緣馬尾藻幼孢子體生長緩慢，且僅可存活一段時間，此結果與賈檉［12］的水溫超過27.0℃時，硇洲馬尾藻（Sargassum naozhouense Tseng et Lu）幼孢子體苗生長較緩慢的結果一致。這可能與實驗溫度超過藻體的高溫閾值時，影響藻體細胞中酶的活性、葉綠素的合成，并加速了葉綠素的分解有關。

在15 d時，16.0、21.0、26.0和31.0℃的幼孢子體出現(xiàn)少量的落葉現(xiàn)象，導致質(zhì)量曲線短暫下降。推測落葉現(xiàn)象有兩個原因，一是全緣馬尾藻幼孢子體的新陳代謝所致；二是舊的藻葉比較細軟，且處于老化狀態(tài)，不能耐受 24 h不間斷的水流沖擊。

本研究表明，溫度影響全緣馬尾藻幼孢子體的生長，其幼孢子體生長的適宜溫度范圍為 16.0～26.0℃，最適溫度為21.0℃。姜宏波等［13］研究表明，鼠尾藻（Sargassum thubergii）在15.0和20.0℃條件下生長最快，這與本研究結果相似，進一步證實溫度對藻體生長的影響。

3.2溫度對全緣馬尾藻幼孢子體光合色素含量的影響

藻類的生長是在光合作用合成物質(zhì)的基礎上進行的。葉綠素a是全緣馬尾藻最重要的光合色素，其含量大小直接影響光合作用，進而影響藻體的營養(yǎng)及生長。類胡蘿卜素是輔助色素，不僅可吸收光能，并傳遞給葉綠素，還可保護葉綠素。

本研究表明，溫度為21.0℃時，全緣馬尾藻幼孢子體的葉綠素a和類胡蘿卜素的含量均達最大，光合作用最強。Hata M和Yokohama Y［11］研究表明，在冬夏兩季，大部分海藻的光合作用最適溫度在20.0℃左右。楊彬等［14］研究表明，馬尾藻（Sargassum）質(zhì)量與葉綠素a含量成正相關，王永川等［15］研究發(fā)現(xiàn)，瓦氏馬尾藻（Sargassum vachellianum）在 20.0℃以下，以及半葉馬尾藻［ Sargassum hemiphyllum（Turn.）Ag ］在23.0℃以下的光合作用隨溫度的上升而增大，超過該溫度閥值后光合作用隨溫度上升而下降。這些結果與本研究結果一致，表明在最適生長溫度條件下，藻體光合作用最強，光合色素含量最高。

本研究表明，全緣馬尾藻幼孢子體處于溫度為11.0℃的低溫環(huán)境時，其光合色素含量較低，這是低溫抑制了藻體細胞中酶的活性和光合色素的合成所致。隨著溫度逐漸升高，光合色素的合成能力逐漸增強，光合色素含量也相應升高。在21.0℃條件下，光合色素含量達到最大值，之后開始明顯下降。當溫度超過了藻體的閾值時，不僅藻體細胞內(nèi)的酶活性和葉綠素的合成受到影響，也加速了葉綠素的分解。這與在實驗中觀察到 36.0℃和 31.0℃錐形瓶中的海水會不同程度變黃及幼孢子體葉子變白的現(xiàn)象相符合，且36.0℃錐形瓶中的海水顏色比31.0℃錐形瓶中的黃。

本研究表明，溫度對全緣馬尾藻幼孢子體的光合色素含量的影響顯著。全緣馬尾藻幼孢子體光合作用的適宜溫度范圍為16.0～26.0℃，最適溫度為21.0℃。這與朱仲嘉等［16］的羊棲菜（Sargassum fusiforme）光合作用的適宜水溫約為15.0～25.0℃，以20.0℃為最適水溫的結果相近。

3.3溫度對全緣馬尾藻幼孢子體酶活力的影響

當植物處于逆環(huán)境時，植物細胞內(nèi)的活性氧含量增加，進而損傷植物細胞。此時，植物的抗氧化酶系統(tǒng)會加強植物體內(nèi)活性氧的代謝。因此，當植物所處逆環(huán)境越惡劣，SOD和CAT的活力就越高。朱政等［17］研究表明，一定的低溫脅迫條件下，茶樹葉片內(nèi)的SOD活性會有所上升，茶樹抗逆性提高。宋新華等［18］亦指出，CAT活性增加可增加植物體對溫度脅迫的抗性。本研究表明，11.0和31.0℃組的全緣馬尾藻幼孢子體SOD和CAT活力均高于其他溫度組（P ＜ 0.05），表明11.0和31.0℃組的全緣馬尾藻幼孢子體均處于逆環(huán)境中，11.0℃為低溫脅迫，31.0℃為高溫脅迫。而隨著溫度升高，幼孢子體中SOD和CAT活力均呈現(xiàn)“高-低-高”的變化趨勢，21.0℃時最低。這亦從生長機制方面驗證了幼孢子體在21.0℃條件下，生長速度快、光合色素含量高，而在11.0、31.0℃條件下，生長緩慢、光合色素含量低等結果及40 d時31.0℃溫度組的幼孢子體均已死亡的結果。由此可見，全緣馬尾藻幼孢子體的適宜溫度范圍為16.0～26.0℃，最適溫度為21.0℃。

4　結 論

本研究表明，溫度對全緣馬尾藻幼孢子體質(zhì)量，光合色素含量，SOD、CAT活力具有顯著的影響；全緣馬尾藻幼孢子體的適宜溫度范圍為16.0～26.0℃，最適溫度為21.0℃。

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（責任編輯：劉慶穎）

Effects of Different Temperature on the Growth and Physiological Components of Juvenile Sporophyte of Sargassum integerrimum

SUN Zong-hong，MAI Hui-xin，LIU Zhi-gang，XIE En-yi
（Fisheries College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524025，China）

Content of photosynthetic pigment and activity of SOD and CAT of juvenile sporophyte of Sargassum intrgerrimum were determined under the conditions of illuminance 10 000 lx，photoperiod 12L:12D，and temperature 11.0，16.0，21.0，26.0，31.0，36.0℃，and the effects of different temperatures on the growth of the juvenile sporophyte were studied to make sure its adaptability to temperature.Results showed that the juvenile sporophyte had a statistical growth（P＜0.05）under the temperatures from 16.0 to 26.0℃，and the fastest and the slowest growth were gained at 21.0 and 11.0℃，respectively.The juvenile sporophyte festered due to the high temperature at 31.0 and 36.0℃.Generally，the suitable temperature of the juvenile sporophyte ranged from 16 to 26℃，and the optimal temperature was 21℃.

temperature； Sargassum intrgerrimum； juvenile sporophyte； growth；photosynthetic pigment； enzyme activity

Q949.280.8

A

1673-9159（2015）01-0051-06

2014-05-30

廣東省海洋經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范專項（GD2012-A03-015）

孫宗紅（1988-），女，碩士，研究方向為貝類遺傳育種及養(yǎng)殖研究。E-mail:zonghongsun@163.com

劉志剛（1963-），男，教授，從事貝類遺傳育種及養(yǎng)殖技術研究。E-mail:liuzg919@126.com