梁 英， 孟祥榮， 范麗敏， 田傳遠(yuǎn)， 黃徐林

(海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)海洋大學(xué))，山東 青島 266003)

IAA對(duì)球等鞭金藻和棕鞭藻生長(zhǎng)及總脂含量的影響?

梁 英， 孟祥榮， 范麗敏， 田傳遠(yuǎn)， 黃徐林

(海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)海洋大學(xué))，山東 青島 266003)

本文研究了0.1～5 mg/L的3-吲哚乙酸(IAA)對(duì)球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)和0.1～3 mg/L的IAA對(duì)棕鞭藻(Ochromonasneopolitana)的葉綠素?zé)晒鈪?shù)(PSII最大光能轉(zhuǎn)化效率Fv/Fm、相對(duì)電子傳遞速率rETR、光化學(xué)淬滅qP)、細(xì)胞密度、葉綠素含量、總脂含量及脂肪酸組成的影響。研究表明，球等鞭金藻和棕鞭藻進(jìn)行光合作用和生長(zhǎng)的最適IAA濃度分別為0.1和0.25 mg/L。此條件下，2株藻的Fv/Fm、rETR、qP、細(xì)胞密度和葉綠素含量均顯著高于對(duì)照組和其它處理組。其中，球等鞭金藻的細(xì)胞密度和葉綠素含量分別比對(duì)照組增加了32.6%和37.1%，總脂含量顯著高于其它處理組，但與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)；棕鞭藻的細(xì)胞密度和葉綠素含量在IAA濃度為0.25 mg/L時(shí)分別比對(duì)照組增加了48.7%和34.4%，總脂含量在IAA濃度為0.5 mg/L時(shí)顯著高于對(duì)照組和其它處理組，但與0.25 mg/L處理組差異不顯著(P>0.05)。0.1 mg/L的IAA濃度對(duì)球等鞭金藻DHA(二十二碳六烯酸)的合成有促進(jìn)作用，但對(duì)其它各脂肪酸(14:0、16:0、16:1n-7和18:1n-9)含量均無顯著影響；0.25 mg/L的IAA濃度促進(jìn)了棕鞭藻DHA和多不飽和脂肪酸的合成。研究結(jié)果表明，球等鞭金藻和棕鞭藻進(jìn)行生長(zhǎng)和油脂積累的最適IAA濃度分別為0.1和0.25 mg/L，此結(jié)果為2株藻的大規(guī)模培養(yǎng)提供了理論依據(jù)。

球等鞭金藻；棕鞭藻；3-吲哚乙酸(IAA)；生長(zhǎng)；葉綠素?zé)晒鈪?shù)；總脂含量；脂肪酸

近年來，微藻由于光合效率高、生長(zhǎng)周期短、脂質(zhì)含量高等特點(diǎn)，逐漸成為生產(chǎn)生物柴油的新興原料[1]。目前，利用微藻生產(chǎn)生物柴油的過程可分為4個(gè)步驟：微藻培養(yǎng)、微藻收獲、脂質(zhì)提取和酯交換反應(yīng)。其中，微藻培養(yǎng)是生物柴油生產(chǎn)中成本最高、技術(shù)最難的步驟之一，也是最基本的上游工序，因?yàn)樗粌H影響著其它3個(gè)步驟，也決定著脂質(zhì)的產(chǎn)量和質(zhì)量[2]。為了實(shí)現(xiàn)微藻的高密度培養(yǎng)，提高微藻培養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)可行性，許多研究者研究了有機(jī)/無機(jī)碳源、鹽度、光照強(qiáng)度、營(yíng)養(yǎng)鹽等對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響[3-4]，但效果不是很好，因此需要尋找更有效地提高微藻生物量和脂質(zhì)產(chǎn)量的方法。

植物激素是一類微量有機(jī)物質(zhì)，對(duì)植物的生命活動(dòng)有重要的調(diào)節(jié)控制作用[5]。近年來，將其應(yīng)用于藻類的研究也逐漸開展起來[2,6]。錢領(lǐng)等[6]研究了3種植物激素對(duì)巴氏杜氏藻HL-1(DunaliellabardawilHL-1)生長(zhǎng)和脂類含量的影響，結(jié)果表明，適量添加植物激素可有效促進(jìn)該藻的生長(zhǎng)和脂質(zhì)含量。Park等[2]分析了利用植物激素來實(shí)現(xiàn)微藻大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)可行性，發(fā)現(xiàn)相比額外添加碳源等物質(zhì)的成本，添加植物激素不僅有助于降低生產(chǎn)成本而且可提高生物燃料利用的效率。3-吲哚乙酸(IAA)是最早發(fā)現(xiàn)、最常見的一類植物激素，控制著包括細(xì)胞分裂和增大、組織分化、頂端優(yōu)勢(shì)、光和重力響應(yīng)等生理過程[7]，具有促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)、扦插枝條生根和延緩葉片衰老等功能[8]。已有研究報(bào)道[9-13]，IAA能促進(jìn)和刺激許多微藻如蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)[9]、被甲柵藻(Scenedesmusarmatus)[10]、單歧藻(Tolypohtrax)[11]、盾卵形藻小型變種(Cocconeisscutellumvar.)[12]和小球藻(Chlorellavulgari)[13]等的生長(zhǎng)，且相比于其它植物激素，IAA的促進(jìn)效果最佳[6]。

目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究較多的集中在IAA對(duì)綠藻門(Chlorophyta)部分藻株的影響，對(duì)金藻門(Chrysophyta)藻株的研究較少。球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)是一類無細(xì)胞壁的單細(xì)胞微藻，其個(gè)體小、易消化、富含多糖及多不飽和脂肪酸，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和餌料價(jià)值[14-15]。同時(shí)，該藻在適宜的環(huán)境中生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、含有較高的油脂含量(40%)，是一株很有潛力的產(chǎn)油藻株[16]。棕鞭藻(Ochromonasneopolitana)屬于金藻門、金胞藻目(Chrysomonadales)、棕鞭金藻科(Ochromonadaceae)、棕鞭藻屬(Ochromonas)。其個(gè)體小、無細(xì)胞壁，目前對(duì)該藻的研究較少，僅見范麗敏等[17-18]報(bào)道的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度對(duì)棕鞭藻生長(zhǎng)和總脂含量的影響。本文以球等鞭金藻和棕鞭藻為實(shí)驗(yàn)材料，研究了不同IAA濃度對(duì)2株藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)、細(xì)胞密度、葉綠素含量、總脂含量和脂肪酸組成的影響，擬找出合適的IAA濃度來促進(jìn)2株微藻的生長(zhǎng)和總脂積累，以期為2株藻的大規(guī)模培養(yǎng)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)藻種

藻種是中國(guó)海洋大學(xué)微藻種質(zhì)庫分離純化的球等鞭金藻(Isochrysisgalbana，MACC/H24)和棕鞭藻(Ochromonasneopolitana，MACC/H32)。

1.2 微藻培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)在1 000 mL的三角燒瓶中進(jìn)行，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將處于指數(shù)生長(zhǎng)期的球等鞭金藻和棕鞭藻分別接種到IAA濃度分別為0.1、0.5、1、1.5、5 mg/L和0.1、0.25、0.5、1、3 mg/L的f/2培養(yǎng)基[19]中，以0 mg/L的IAA組作為對(duì)照。每個(gè)處理組除了IAA濃度不同之外，均在鹽度31，溫度25 ℃，光照強(qiáng)度100 μmol·m-2·s-1(連續(xù)光照)的條件下進(jìn)行培養(yǎng)。每個(gè)處理組設(shè)3個(gè)平行，培養(yǎng)過程中連續(xù)充氣，培養(yǎng)時(shí)間為10天。

1.3 參數(shù)的測(cè)定

1.3.1 葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉綠素含量和細(xì)胞密度的測(cè)定 每天定時(shí)取樣，葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、rETR和qP)按文獻(xiàn)[20]的方法測(cè)定；葉綠素含量按文獻(xiàn)[21]的方法測(cè)定；細(xì)胞密度用血球計(jì)數(shù)板測(cè)定，測(cè)4次取平均值。

1.3.2 總脂含量和脂肪酸組成的測(cè)定 在指數(shù)生長(zhǎng)末期離心收獲，冷凍干燥后按照改進(jìn)的Bligh-Dyer[22](簡(jiǎn)稱BD)法測(cè)定其總脂含量(占干重的百分比)。脂肪酸樣品的處理按照改進(jìn)的Lepage和Roy[23]的方法，先對(duì)冷凍干燥的球等鞭金藻和棕鞭藻樣品進(jìn)行甲酯化，然后用1mL正己烷對(duì)獲取的脂肪酸甲酯進(jìn)行萃取，振蕩離心，最后取分層后上層液體放入1.5 mL Eppendorf離心管中，用于脂肪酸氣相質(zhì)譜分析[18]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

用Sigmaplot11.0軟件作圖，用SPSS16.0軟件中的ANOVA和SNK分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析檢驗(yàn)，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)和細(xì)胞密度的影響

不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響見圖1A～C。單因子方差分析結(jié)果表明，不同IAA濃度對(duì)熒光參數(shù)Fv/Fm、rETR和qP均有顯著影響(P<0.05)，各組的上述參數(shù)均呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，第1～7天，各處理組的熒光參數(shù)Fv/Fm值與對(duì)照組相比無顯著差異(P>0.05)；第8～10天，1～5 mg/L處理組的Fv/Fm值顯著低于對(duì)照組和0.1～0.5 mg/L處理組。不同IAA濃度對(duì)熒光參數(shù)rETR和qP的影響隨培養(yǎng)天數(shù)的不同而變化。第1～3天，0.1 mg/L處理組的上述參數(shù)均顯著高于對(duì)照組和其它處理組；第4～7天，各處理組上述熒光參數(shù)與對(duì)照組相比沒有顯著差異(P>0.05)；第8～10天，1～5 mg/L處理組的rETR和qP值顯著低于對(duì)照組和0.1～0.5 mg/L處理組。

不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻細(xì)胞密度的影響見圖1D。結(jié)果表明，從第2天開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，不同IAA濃度對(duì)該藻細(xì)胞密度的影響差異顯著(P<0.05)。與對(duì)照組相比，0.1～0.5 mg/L的IAA處理組均能促進(jìn)球等鞭金藻細(xì)胞密度的增加，其中0.1 mg/L處理組的促進(jìn)效果最顯著，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，0.1和0.5 mg/L處理組的細(xì)胞密度分別比對(duì)照組增加了32.6%和27.1%。1～5 mg/L的IAA處理組對(duì)該藻的細(xì)胞密度起抑制作用，抑制程度隨IAA濃度的增加而增加，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，1、1.5和5 mg/L處理組的細(xì)胞密度分別比對(duì)照組降低了15.6%、25.0%和33.9%。

2.2 不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻葉綠素含量、總脂含量和脂肪酸組成的影響

圖2A～B給出了不同IAA濃度下球等鞭金藻單位體積葉綠素含量和總脂含量的變化趨勢(shì)。由圖2可知，隨著IAA濃度的增加，單位體積葉綠素含量和總脂含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，0.1～0.5 mg/L處理組對(duì)球等鞭金藻葉綠素含量均有不同程度的促進(jìn)作用，其中，0.1 mg/L處理組對(duì)該藻葉綠素含量的促進(jìn)效果最佳，其含量相比于對(duì)照組增加了37.1%。此IAA濃度下總脂含量顯著高于其它處理組，但與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)IAA濃度在1～5 mg/L范圍內(nèi)，該藻的單位體積葉綠素含量和總脂含量均顯著小于對(duì)照組，說明此濃度范圍不利于球等鞭金藻葉綠素的合成和總脂積累。

圖1 不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、rETR和qP)及細(xì)胞密度的影響Fig.1 Effects of different IAA concentrations on the chlorophyll fluorescence parameters(Fv/Fm、rETR and qP) and cell density of Isochrysis galbana

(不同的字母代表差異顯著(P<0.05)。Different letters indicate significant differences statistically(P<0.05).)

表1是不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻脂肪酸組成的影響。由表1可知，該藻中含量較高的脂肪酸有14:0(8.60%～15.28%)，16:0(15.88%～17.48%)，16:1n-7(10.81%～15.35%)，18:1n-9(36.89%～39.92%)和22:6n-3(DHA)(3.91%～7.09%)。多重比較結(jié)果表明，不同IAA濃度對(duì)球等鞭金藻16:0脂肪酸影響差異不顯著(P>0.05)，對(duì)14:0、16:1n-7、18:1n-9和22:6n-3脂肪酸影響差異顯著(P<0.05)。其中，當(dāng)IAA濃度為0.5 mg/L時(shí)，14:0的含量達(dá)到最大值(15.28%)，顯著高于其它處理組，但與對(duì)照組和0.1 mg/L處理組相比未達(dá)到顯著性差異(P>0.05)。16:1n-7的含量隨著IAA濃度的增加，呈先上升后下降的趨勢(shì)，在IAA濃度為1 mg/L時(shí)達(dá)到最大值15.35%，相比于對(duì)照組增加了41.5%，之后隨IAA濃度的增加而下降。18:1n-9的含量隨著IAA濃度的增加逐漸降低，表明IAA不利于該藻合成18:1n-9。對(duì)于經(jīng)濟(jì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均較高的DHA來說，0.1 mg/L處理組有利于該藻DHA的合成，但僅比對(duì)照組增加了12.4%，其余IAA濃度處理組均不同程度抑制了DHA的合成。SFA(飽和脂肪酸總和)和MUFA(單不飽和脂肪酸總和)的含量隨著IAA濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，分別在0.5和1 mg/L濃度下達(dá)到最大值，且與其它處理組達(dá)到顯著性差異(P<0.05)。IAA濃度對(duì)PUFA(多不飽和脂肪酸總和)含量的影響差異不顯著(P>0.05)。

表1 不同IAA濃度下球等鞭金藻的主要脂肪酸組成(占總脂肪酸的百分比)Table 1 The main composition of fatty acid of Isochrysis galbana at different IAA concentrations (Expressed in percentage of total fatty acids)

注：abc表示方差分析差異程度，同一行數(shù)值上存在相同字母表明處理組間差異不顯著，存在不同字母表明處理組間差異顯著(P<0.05)。

Note：abc indicates variance analysis in the difference degree，values with same letters in the same line are no significantly different from each other，values with different letters in the same line are significantly different from each other(P<0.05)．

2.3 不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)和細(xì)胞密度的影響

不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、rETR和qP的影響見圖3A～C。單因子方差分析結(jié)果表明，不同IAA濃度對(duì)上述參數(shù)均有顯著影響(P<0.05)。各組的Fv/Fm、rETR和qP均呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，第1～6天，各處理組熒光參數(shù)Fv/Fm值與對(duì)照組相比無顯著差異(P>0.05)；第7～10天，0.25 mg/L處理組Fv/Fm值與對(duì)照組相比無顯著差異(P>0.05)，但其它各處理組均顯著低于對(duì)照組。第1～6天，各處理組熒光參數(shù)rETR和qP均顯著低于對(duì)照組；第7～10天，0.25 mg/L處理組上述熒光參數(shù)與對(duì)照組相比無顯著差異(P>0.05)，但其它各處理組仍顯著低于對(duì)照組。通過以上分析可知，0.25 mg/L處理組對(duì)棕鞭藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm、rETR和qP無顯著影響(P>0.05)，但其它處理組對(duì)上述熒光參數(shù)均有顯著抑制作用。

不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻細(xì)胞密度的影響見圖3D。結(jié)果表明，從第2天開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻細(xì)胞密度的影響差異顯著(P<0.05)。與對(duì)照組相比，0.1～0.25 mg/L的IAA處理組均能促進(jìn)棕鞭藻細(xì)胞密度的增加，其中0.25 mg/L處理組的促進(jìn)效果最顯著，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，0.1和0.25 mg/L處理組的細(xì)胞密度分別比對(duì)照組增加了32.6%和48.7%。0.5～1 mg/L的IAA處理組細(xì)胞密度與對(duì)照組相比無顯著差異(P>0.05)。3 mg/L的IAA處理組對(duì)該藻的細(xì)胞密度起抑制作用，至培養(yǎng)結(jié)束，該處理組細(xì)胞密度比對(duì)照組降低了29.8%。

2.4 不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻葉綠素含量、總脂含量和脂肪酸組成的影響

圖4給出了不同IAA濃度下棕鞭藻單位體積葉綠素含量和總脂含量的變化趨勢(shì)。由圖4可知，隨著IAA濃度的增加，單位體積葉綠素含量和總脂含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，0.25 mg/L的IAA處理組對(duì)該藻葉綠素含量促進(jìn)效果最佳，其含量相比于對(duì)照組增加了34.4%。0.5 mg/L的IAA處理組對(duì)該藻總脂含量促進(jìn)效果最佳，其含量相比于對(duì)照組增加了14.1%，但與0.25 mg/L的處理組差異不顯著(P>0.05)。

表2是不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻脂肪酸組成的影響。由表2可知，該藻中含量較高的脂肪酸有14:0(17.27%～18.81%)，16:0(17.48%～19.36%)，16:1n-7(6.14%～7.59%)，18:1n-9(28.67%～35.75%)和22:6n-3(DHA)(4.97%～6.76%)。多重比較結(jié)果表明，不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻14:0、16:0和16:1n-7脂肪酸影響差異不顯著(P>0.05)，對(duì)18:1n-9和DHA脂肪酸影響差異顯著(P<0.05)。其中，18:1n-9的含量隨著IAA濃度的增加逐漸降低，表明IAA不利于該藻18:1n-9的合成。對(duì)于DHA來說，0.25 mg/L處理組有利于該藻合成DHA，但其含量?jī)H比對(duì)照組增加了16.4%，其余IAA濃度處理組均不同程度抑制了DHA的合成。SFA的含量隨著IAA濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，在0.1 mg/L濃度下達(dá)到最大值，且與其它處理組達(dá)到顯著性差異。MUFA的含量隨IAA濃度的增加逐漸降低。PUFA的含量在IAA濃度為0.25 mg/L時(shí)，達(dá)到最大值24.17%，比對(duì)照組增加了52.7%。

圖3 不同IAA濃度對(duì)棕鞭藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、rETR和qP)及細(xì)胞密度的影響Fig.3 Effects of different IAA concentrations on the chlorophyll fluorescence parameters(Fv/Fm、rETR and qP) and cell density of Ochromonas neopolitana

(不同的字母代表差異顯著(P<0.05)。Different letters indicate significant differences statistically(P<0.05)．)圖4 不同IAA濃度下棕鞭藻的葉綠素含量和總脂含量Fig.4 The chlorophyll content and total lipid content of Ochromonas neopolitana at different IAA concentrations

注：abc表示方差分析差異程度，同一行數(shù)值上存在相同字母表明處理組間差異不顯著，存在不同字母表明處理組間差異顯著(P<0.05)。

Note: abc indicates variance analysis in the difference degree，values with same letters in the same line are no significantly different from each other，values with different letters in the same line are significantly different from each other(P<0.05)．

3 討論

IAA是發(fā)現(xiàn)最早、最常見的一類植物激素，廣泛存在于細(xì)菌、真菌、蕨類和種子植物中，對(duì)植物生長(zhǎng)有顯著促進(jìn)作用[24]。目前國(guó)內(nèi)外已有較多學(xué)者報(bào)道了IAA對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響[24-26]。Li等[24]研究了不同IAA濃度在15天內(nèi)對(duì)4種海洋微藻生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，較低濃度的IAA能顯著提高小球藻(Chlorellasp.)的細(xì)胞密度和葉綠素含量，但對(duì)牟氏角毛藻(Chaetocerosmuelleri)、紫球藻(Porphyridiumcruentum)、鹽生杜氏藻(Dunaliellasalina)的葉綠素含量沒有顯著影響。Park等[2]研究發(fā)現(xiàn)，3 mg/L的IAA能有效促進(jìn)萊茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)的生長(zhǎng)，超過此濃度，生物量和葉綠素含量均有輕微下降。王瑤華等[25]研究發(fā)現(xiàn)，低濃度IAA對(duì)咖啡雙眉藻(Amphoracoffeaeformis)和縊縮菱形藻(Nitzschiaconstricta)的細(xì)胞密度起明顯的促進(jìn)作用，而高濃度IAA處理組的細(xì)胞密度均較低。張奕婷等[26]研究了IAA對(duì)鈍頂螺旋藻(Spirulinaplatensis)生長(zhǎng)的影響，也得出了相似的結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，較低濃度的IAA能明顯促進(jìn)2株金藻細(xì)胞密度和葉綠素含量的增加，較高濃度的IAA均會(huì)抑制2株金藻細(xì)胞密度和葉綠素含量的增加。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以總結(jié)出：低濃度IAA促進(jìn)生長(zhǎng)，高濃度IAA抑制生長(zhǎng)。因此，選擇適宜的IAA濃度對(duì)微藻的培養(yǎng)至關(guān)重要。此外，通過以上結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，不同種類的微藻有不同的IAA適宜濃度，這可能與藻類之間的差異(不同藻細(xì)胞中IAA受體蛋白的種類和含量不同[24]、藻類本身含有不同濃度的微量植物激素[27-28])或與培養(yǎng)條件不同(接種量、光周期、培養(yǎng)基及培養(yǎng)時(shí)間等)[29]有關(guān)。

葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)是研究和探測(cè)各種環(huán)境因子對(duì)植物光合作用影響的理想方法，能夠快速靈敏的反映微藻細(xì)胞內(nèi)部生理狀態(tài)。因此，可以通過葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定反映環(huán)境因子對(duì)光合作用過程的影響[30]。Fv/Fm是經(jīng)過充分暗適應(yīng)的植物樣品PSII最大光能轉(zhuǎn)化效率指標(biāo)，也被稱為開放的PSII反應(yīng)中心的能量捕捉效率，正常條件下變化較小，逆境條件下明顯降低；rETR是相對(duì)電子傳遞速率，表示PSII的表觀電子傳遞速率；qP是光化學(xué)淬滅，表示總PSII反應(yīng)中心中開放的反應(yīng)中心所占比例的指標(biāo)[31]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，球等鞭金藻和棕鞭藻進(jìn)行光合作用的最適IAA濃度分別為0.1和0.25 mg/L，較高IAA濃度處理組(>0.5 mg/L)均使2株藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、rETR和qP)值顯著低于對(duì)照組和低濃度處理組。石偉杰等[32]研究了不同IAA濃度對(duì)海綠球藻(Halochlorocccummarinum)和微綠球藻(Nannochlorisoculata)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2種藻的熒光參數(shù)Fv/Fm、qP值均隨IAA濃度的升高先增大后減小。鄧曉東等[33]研究發(fā)現(xiàn)，過高濃度的IAA抑制了藻細(xì)胞內(nèi)葉綠素的合成，同時(shí)，微藻的光合效率也受到了影響。焦媛媛等[34]也發(fā)現(xiàn)，高濃度(5 mg/L)IAA處理組葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度顯著低于對(duì)照組。有研究證明[35]，適宜的IAA濃度能提高藻細(xì)胞蛋白質(zhì)的含量，蛋白質(zhì)又是光合反應(yīng)系統(tǒng)中色素體和酶的重要組成物質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)含量的提高有利于葉綠素含量的增加，從而有利于藻細(xì)胞光合速率的增加表現(xiàn)為葉綠素?zé)晒鈪?shù)數(shù)值的升高，而過高IAA濃度抑制了藻細(xì)胞生長(zhǎng)，色素體減少使光合速率顯著下降，導(dǎo)致各葉綠素?zé)晒鈪?shù)值下降[36]，這也與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)IAA影響微藻細(xì)胞內(nèi)碳源流向的研究相對(duì)較少，不同藻類合成油脂的途徑又有不同，導(dǎo)致IAA對(duì)藻類含油量的影響不同[37]。鄧曉東等[33]研究了IAA對(duì)小球藻生物量和油脂含量的影響，結(jié)果表明，低濃度IAA促進(jìn)小球藻生物量的增加，但抑制了油脂積累，高濃度IAA抑制小球藻生物量的增加，但促進(jìn)了油脂積累。Williams等[38]也發(fā)現(xiàn)，在最適宜條件下培養(yǎng)微藻，其生長(zhǎng)和油脂含量成顯著反比關(guān)系。錢領(lǐng)等[6]研究發(fā)現(xiàn)，IAA處理后的巴氏杜氏藻脂類含量最高值為29.8%，比對(duì)照組增加了20.1%。王思雨等[37]研究發(fā)現(xiàn)，與未添加IAA的對(duì)照組相比，添加IAA后的小球藻生物量和油脂產(chǎn)率均顯著增加，而油脂含量變化不顯著。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，IAA濃度為0.1 mg/L時(shí)，球等鞭金藻總脂含量顯著高于其它處理組，但與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)；IAA濃度為0.5 mg/L時(shí)，棕鞭藻總脂含量顯著高于其它處理組，且相比于對(duì)照組其含量增加了14.1%，但與0.25 mg/L處理組差異不顯著(P>0.05)。由此可見，在本實(shí)驗(yàn)條件下，IAA對(duì)球等鞭金藻總脂的積累作用不顯著，但對(duì)棕鞭藻總脂的積累有較顯著的促進(jìn)作用。

脂肪酸組成和含量不僅是優(yōu)良藻種選育、微藻營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)估、微藻油脂是否適合生產(chǎn)生物柴油的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而且其組成和含量決定脂肪酸甲酯碳鏈長(zhǎng)短、不飽和程度等特性，這些特性又決定生物柴油的十六烷值、氧化穩(wěn)定性等性能[39]。目前，國(guó)內(nèi)外已有較多研究報(bào)道了IAA濃度對(duì)微藻脂肪酸組成的影響。Park等[2]研究發(fā)現(xiàn)，IAA對(duì)萊茵衣藻脂肪酸組成影響不大，但將IAA添加到氮限制的培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)，脂肪酸含量顯著增加。Salama等[40]研究發(fā)現(xiàn)，隨著IAA濃度的增加，斜生柵藻(Scenedesmusobliquus)的不飽和脂肪酸含量逐漸增加，飽和脂肪酸含量逐漸減少。楊凱等[41]研究了不同IAA濃度對(duì)枝鞘藻屬(Oedocladiumsp.)脂肪酸含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在BG11培養(yǎng)基中添加不同濃度的IAA均能不同程度提高該藻總脂肪酸含量。焦媛媛等[34]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)微擬球藻(Nannochloropsisoculata)生長(zhǎng)影響顯著的IAA濃度，也顯著促進(jìn)該藻飽和脂肪酸的合成，但抑制了不飽和脂肪酸尤其是EPA的合成，而對(duì)該藻生長(zhǎng)影響不顯著的IAA濃度同樣對(duì)脂肪酸合成無顯著影響。本實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)球等鞭金藻生長(zhǎng)影響顯著的IAA濃度(0.1 mg/L)除了促進(jìn)DHA合成之外，對(duì)其它各脂肪酸(14:0、16:0、16:1n-7、18:1n-9)含量均沒有顯著影響；對(duì)棕鞭藻生長(zhǎng)影響顯著的IAA濃度(0.25 mg/L)不僅促進(jìn)了DHA的合成，而且促進(jìn)了多不飽和脂肪酸的合成。通過以上比較發(fā)現(xiàn)，同種植物激素對(duì)不同藻種脂肪酸組成的影響不盡相同，目前關(guān)于植物激素對(duì)脂肪酸合成所起具體作用的相關(guān)文獻(xiàn)還未見報(bào)道，具體作用機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

Park等[2]分析了利用植物激素進(jìn)行微藻大規(guī)模培養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)可行性，發(fā)現(xiàn)相比額外添加碳源等物質(zhì)的成本，添加3 mg/L的IAA不僅有助于提高微藻的生物量和脂肪酸甲酯的產(chǎn)量而且可降低生物柴油的生產(chǎn)成本。而本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，球等鞭金藻和棕鞭藻生長(zhǎng)和油脂積累的最適IAA濃度分別為0.1和0.25 mg/L，此濃度均小于3 mg/L的IAA濃度，因此，利用IAA進(jìn)行球等鞭金藻和棕鞭藻的規(guī)?；囵B(yǎng)具有經(jīng)濟(jì)可行性。

4 結(jié)論

球等鞭金藻和棕鞭藻生長(zhǎng)和進(jìn)行光合作用的最適IAA濃度分別為0.1和0.25 mg/L，高于此濃度的IAA處理組均會(huì)抑制2株金藻的生長(zhǎng)和光合作用。IAA濃度為0.1 mg/L時(shí)，球等鞭金藻總脂含量顯著高于其它處理組，但與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)；此濃度下，該藻DHA的含量有所升高，但其它各脂肪酸(14:0、16:0、16:1n-7、18:1n-9)含量均無顯著變化。IAA濃度為0.5 mg/L時(shí)，棕鞭藻總脂含量顯著高于其它處理組，且相比于對(duì)照組其含量增加了14.1%，但與0.25 mg/L處理組差異不顯著(P>0.05)；在0.25 mg/L的濃度下，該藻的DHA和多不飽和脂肪酸含量均有所升高。

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EffectofIAAonGrowthandTotalLipidContentofIsochrysisgalbanaandOchromonasneopolitana

LIANG Ying, MENG Xiang-Rong, FAN Li-Min, TIAN Chuan-Yuan, HUANG Xu-Lin

(The Key Laboratory of Mariculture (Ocean University of China), Ministry of Education, Qingdao 266003, China)

Effect of IAA at 0.1～5 and 0.1～3 mg/L on the maximal photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm), relative electron transport rate (rETR), photochemical quenching (qP), cell density, chlorophyll content, total lipid content and fatty acid composition ofIsochrysisgalbanaandOchromonasneopolitanawas investigated, respectively. The results showed that the optimal IAA concentration for the photosynthesis and growth ofI.galbanaandO.neopolitanawas 0.1 and 0.25 mg/L, respectively, at which,Fv/Fm, rETR, qP, cell density and chlorophyll content of two microalgae were all higher than those of control and those at other concentrations. Compared with control, the cell density and chlorophyll content ofI.galbanaincreased by 32.6% and 37.1%, respectively. Its total lipid content was higher than that at other concentrations but similar to that of control. ForO.neopolitana, the cell density and chlorophyll content at 0.25 mg/L increased by 48.7% and 34.4%, respectively, however the highest total lipid content of this alga was detected at 0.5 mg/L, which was similar to that at 0.25 mg/L. For fatty acid composition, the 0.1 mg/L IAA enhanced the synthesis of DHA, but not other fatty acid components (14:0,16:0, 16:1n-7, 18:1n-9).The 0.25 mg/L IAA enhanced the synthesis of both DHA and other polyunsaturated fatty acids ofO.neopolitana. Our findings indicated that the optimal IAA concentration for the growth and oil accumulation ofI.galbanaandO.neopolitanawas 0.1 mg/L and 0.25 mg/L, respectively, which provided the theoretic basis for large scale cultivation of two microalgae.

Isochrysisgalbana;Ochromonasneopolitana; indole-3-acetic acid(IAA); growth; chlorophyll fluorescence parameter; total lipid content; fatty acid

Q178.1；S968.4

A

1672-5174(2018)02-022-10

10.16441/j.cnki.hdxb. 20170166

梁英， 孟祥榮， 范麗敏， 等. IAA對(duì)球等鞭金藻和棕鞭藻生長(zhǎng)及總脂含量的影響[J]. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018, 48(2): 22-31.

LIANG Ying， MENG Xiang-Rong, FAN Li-Min, et al. Effect of IAA on growth and total lipid content ofIsochrysisgalbanaandOchromonasneopolitana[J]. Periodical of Ocean University of China, 2018, 48(2): 22-31.

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD14B01)；國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2014AA022001)資助

Supported by National Technologies Program of China during the 12thFive-Year Plan Period(2011BAD14B01); National High-tech R&D Program of China (2014AA022001)

2017-04-12；

2017-06-19

梁英(1967-)，女，博士，教授，主要從事微藻生理生化研究。E-mail: yliang@ouc.edu.cn

責(zé)任編輯 朱寶象