楊樹(shù)萍 張琳 徐繼林

（寧波大學(xué)海洋學(xué)院，寧波 315211）

藻類(lèi)富含蛋白質(zhì)、多不飽和脂肪酸及維生素等，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可觀。一些大藻（如紫菜）可作為即食食物被開(kāi)發(fā)利用。微藻不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，還兼具易消化、易攝食的特點(diǎn)，是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的優(yōu)質(zhì)活體餌料［1］。藻類(lèi)還含有多種活性物質(zhì)，具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。例如，雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）中的蝦青素，具有著色、抗氧化和增強(qiáng)免疫力等作用，可有效提高水產(chǎn)動(dòng)物的存活率和水產(chǎn)品的運(yùn)輸及保藏效果等［2-3］。螺旋藻（Spirulinasp.）中的γ-亞麻酸、螺旋藻多糖和藻藍(lán)蛋白等被制備成藥物，具有提高人體免疫力、消炎等功效［4］。此外，藻類(lèi)作為食物鏈的第一級(jí)生產(chǎn)者，其光合作用和呼吸作用可調(diào)節(jié)水體pH平衡，間接影響水質(zhì)、水體透光度、藻菌關(guān)系等［1，5］。另有研究表明，藻類(lèi)對(duì)生物毒性極其敏感，可用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)［6］。

現(xiàn)階段藻類(lèi)培養(yǎng)主要有封閉式和開(kāi)放式兩種方式。封閉式的光生物反應(yīng)器培養(yǎng)過(guò)程可控，不易污染，但成本較高，進(jìn)一步擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模較難。開(kāi)放式跑道池雖然易受環(huán)境影響，但其成本較低，故被廣泛應(yīng)用。隨著市場(chǎng)需求的增大，藻類(lèi)品質(zhì)和產(chǎn)量都需要得到提升，而跑道池養(yǎng)殖中面臨的溫度脅迫、紫外線脅迫、重金屬污染及鹽度脅迫等問(wèn)題都嚴(yán)重制約著藻類(lèi)規(guī)模化養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。因此，研究藻類(lèi)的抗逆性以改善因非生物脅迫造成的藻類(lèi)減產(chǎn)、損害及種質(zhì)退化等問(wèn)題，從而提高藻類(lèi)的養(yǎng)殖成效是實(shí)現(xiàn)藻類(lèi)規(guī)?；呙芏瑞B(yǎng)殖來(lái)獲取更高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。

1 常用添加劑及其作用機(jī)制

近年來(lái)，研究者們通過(guò)使用添加劑以促進(jìn)陸生植物生長(zhǎng)及提高其抗逆性，已取得一定成效。現(xiàn)階段，研究者們也嘗試將這些添加劑運(yùn)用到在藻類(lèi)研究及生產(chǎn)中。嘗試使用一種或多種添加劑，以期提高藻類(lèi)生物量，降低非生物脅迫給藻類(lèi)造成的損傷，提高藻類(lèi)抗逆性，以獲得更多的生物量及活性物質(zhì)。下面就一些常用外源添加劑在陸生植物及藻類(lèi)中的運(yùn)輸方式、代謝途徑及作用機(jī)制進(jìn)行總結(jié)。

1.1 水楊酸及其作用機(jī)制

水楊酸（Salicylic acid，SA），即鄰羥基苯甲酸，是植物體內(nèi)一種簡(jiǎn)單酚類(lèi)物質(zhì)。SA能影響植物體和藻體內(nèi)蛋白質(zhì)和光合色素的積累，以提高其生長(zhǎng)速率、調(diào)節(jié)其生長(zhǎng)發(fā)育［7］。非生物脅迫易造成植物體內(nèi)活性氧含量失衡及氧化脅迫。外源SA通過(guò)與SA受體（如NPR1）結(jié)合，激活免疫系統(tǒng)，或改善植物體內(nèi)抗氧化酶活性，甚至進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)直接或間接誘導(dǎo)防御基因的表達(dá)，生成抗氧化化合物（如花青素），從而提高植物的抗逆性［8-9］。SA提高非生物脅迫下藻類(lèi)抗逆性的機(jī)制與陸生植物類(lèi)似。SA通過(guò)與藻體內(nèi)的信號(hào)物質(zhì)（如NAC蛋白、MYB蛋白）結(jié)合，調(diào)控藻體內(nèi)的抗氧化活性物質(zhì)基因的表達(dá)，以生成抗氧化活性物質(zhì)；還可調(diào)節(jié)藻體內(nèi)的各種酶（過(guò)氧化氫酶、抗壞血酸過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶等）活力、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白）含量，抵御非生物脅迫條件下產(chǎn)生的過(guò)量活性氧（Reactive oxygen species，ROS）［7，10］。

1.2 油菜素內(nèi)酯類(lèi)及其作用機(jī)制

油菜素內(nèi)酯類(lèi)化合物（Brassinosteroids，BRs）在植物和藻類(lèi)的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖過(guò)程中起著重要作用，包括24-表油菜素內(nèi)酯（24-epibrassinolide，24-EpiBL、EBR）、24-表油菜素甾酮（24-epicastasterone，24-epiCS）、高油菜素內(nèi)酯（Homobrassinolide，homoBL）等。外源BRs通過(guò)調(diào)控植物細(xì)胞內(nèi)激素水平，激活抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)，降低相對(duì)電導(dǎo)率，控制葉綠素含量，促進(jìn)光合產(chǎn)物運(yùn)輸、一氧化氮積累和多個(gè)脅迫相關(guān)基因（RD29A、ERD10、RD22）的表達(dá)，最終提高陸生植物的抗逆性［11-12］。在藻類(lèi)方面，BRs通過(guò)調(diào)控藻細(xì)胞體內(nèi)激素水平，激活抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)，產(chǎn)生非酶抗氧化劑（抗壞血酸、谷胱甘肽等），促進(jìn)細(xì)胞分裂，緩解脅迫帶來(lái)的損傷，甚至可恢復(fù)到原來(lái)的水平［13］?？梢?jiàn)，BRs在陸生植物和藻類(lèi)的作用機(jī)制很相似。

1.3 脫落酸及其作用機(jī)制

脫落酸（Abscisic acid，ABA）是植物體內(nèi)普遍存在的一種激素，是參與植物信號(hào)傳導(dǎo)的最為重要的一種信號(hào)分子。添加外源ABA可促進(jìn)內(nèi)源ABA的生成，使ABA受體接收和傳遞逆境信號(hào)，誘導(dǎo)ABA響應(yīng)元件結(jié)合蛋白（AREB 1、AREB 2和AREB 3等）表達(dá)，高度磷酸化后激活下游相關(guān)基因的表達(dá)，同時(shí)降低細(xì)胞膜透性，調(diào)控氣孔開(kāi)閉，增加抗氧化酶活性，抑制ROS的積累，從而提高植物的抗逆性［14-16］。ABA在藻類(lèi)中也有發(fā)現(xiàn)。利用反相高效液相色譜（RP-HPLC）的方法，苗鈞魁等［17］第一次在海帶中分離純化出高活性的ABA。研究發(fā)現(xiàn)，在藻類(lèi)中，外源ABA不直接增加藻的光合活性，而是通過(guò)保護(hù)光系統(tǒng)免受ROS的破壞，促進(jìn)藻體清除ROS，或者促進(jìn)脂質(zhì)的積累，從而提高藻類(lèi)的抗逆性植物［18-19］。

1.4 赤霉素及其作用機(jī)制

赤霉素（Gibberellin acid，GA）作為一類(lèi)內(nèi)源性激素在藻類(lèi)的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要的作用［20］。Reinecke等［21］表明，在已發(fā)現(xiàn)的136種天然赤霉素中，僅有GA1、GA3、GA4、GA7四種具有生理活性［22］。外源GA誘導(dǎo)降低GA合成代謝關(guān)鍵酶（GA 3-oxidase和GA 20-oxidase）和受體蛋白基因的表達(dá)，減少內(nèi)源GA含量，或抑制信號(hào)傳導(dǎo)途徑中DELLA蛋白（因其N(xiāo)端含有D、E、L、L和A這 5種氨基酸的DELLA結(jié)構(gòu)域而命名）積累，提高活性氧解毒酶基因表達(dá)，降低活性氧水平，以提高植物的抗逆性［23-24］。也有研究發(fā)現(xiàn)，GA可與藻體內(nèi)抗氧化活性物質(zhì)的基因順式作用原件結(jié)合，調(diào)控相應(yīng)基因表達(dá)，消除過(guò)多的ROS，還可通過(guò)增加光合色素、可溶性蛋白的積累，以提高藻體抗逆性［25-26］。但總體看，GA在藻體中調(diào)控機(jī)制的研究還不夠完善，有待進(jìn)一步挖掘。

1.5 鈣及其作用機(jī)制

鈣（Ca2+）是植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素，且作為偶聯(lián)胞外信號(hào)與胞內(nèi)生理生化反應(yīng)的第二信使，參與調(diào)控植物的代謝和發(fā)育［27］。當(dāng)植物受到非生物脅迫時(shí)，外源Ca2+與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，傳遞信號(hào)，激活Ca2+通道，維持細(xì)胞內(nèi)離子（K+、Na+、Mg2+等）的平衡以保護(hù)膜的完整性，并激活特定的保護(hù)酶系統(tǒng)。也可通過(guò)Ca2+依賴(lài)蛋白激酶識(shí)別特定Ca2+濃度信號(hào)，受體靶蛋白被激活，誘導(dǎo)抗性基因的表達(dá)，最終提高植物抗逆性［28-30］。外源Ca2+激活藻細(xì)胞內(nèi)膜的Ca2+通道，維持細(xì)胞內(nèi)外離子（Ca2+/Na+）的平衡，降低膜透性，刺激鈣調(diào)素基因的表達(dá)，促使生成鈣調(diào)蛋白并與之結(jié)合，傳遞信號(hào)。當(dāng)受到脅迫時(shí)，Ca2+誘導(dǎo)合成中性脂質(zhì)，激活抗氧化酶系統(tǒng)，以緩解脅迫帶來(lái)的損傷［31-32］。

1.6 生長(zhǎng)素及其作用機(jī)制

生長(zhǎng)素（Auxin，AUX）是一類(lèi)含有一個(gè)不飽和芳香族環(huán)和一個(gè)乙酸側(cè)鏈的內(nèi)源激素，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起重要調(diào)節(jié)作用。天然AUX主要包括3種，即吲哚-3-乙酸（Indole-3-acetic acid，IAA）、吲哚丁酸（Indole butyric acid，IBA）和萘乙酸（Naphthylacetic acid，NAA）。此外，如 2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-Dichlorophenoxyacetic acid，2，4-D）等是AUX類(lèi)似物，也具有廣闊的應(yīng)用前景。Gupta等［33］首次在藻類(lèi)中發(fā)現(xiàn)了IAA和IBA同時(shí)存在。在陸生植物遭受非生物脅迫時(shí)，外源AUX或AUX類(lèi)似物，與細(xì)胞中AUX受體結(jié)合，啟動(dòng)質(zhì)子泵（H+-ATPase）形成電化學(xué)梯度，酸化細(xì)胞壁，誘導(dǎo)防御基因表達(dá)，并調(diào)控保護(hù)酶系統(tǒng)和積累保護(hù)物質(zhì)（脯氨酸或谷胱甘肽），或直接與氣孔保衛(wèi)細(xì)胞通道外表面結(jié)合，調(diào)節(jié)光合作用效率，最終提高植物的抗逆性［34］。Sakata等［35］還發(fā)現(xiàn)，外源AUX可恢復(fù)DNA復(fù)制許可因子（MCM5）的表達(dá)，逆轉(zhuǎn)高溫脅迫引起的植物雄性植株的不育。在藻類(lèi)中，AUX可調(diào)控內(nèi)源性植物激素的代謝平衡，促進(jìn)藻細(xì)胞內(nèi)色素、脂質(zhì)積累，調(diào)控硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶、葉綠素?zé)晒獾然钚?，緩解脅迫條件對(duì)藻的損傷［36-37］。

1.7 茉莉酸類(lèi)及其作用機(jī)制

茉莉酸類(lèi)（Jasmonates，JAs）物質(zhì)，是一種新型內(nèi)源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，其中典型代表有茉莉酸甲酯（Methyle jasmonate，MeJA）和茉莉酸（Jasmonic acid，JA）。JAs在陸生植物和藻類(lèi)中的作用類(lèi)似，不僅參與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)，還誘導(dǎo)抗逆信號(hào)的產(chǎn)生及防御基因的表達(dá)。外源JAs通過(guò)調(diào)節(jié)保護(hù)性酶（過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶等）的活性，促進(jìn)次生代謝產(chǎn)物（如藻黃素、蝦青素）相關(guān)基因的表達(dá)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（如脯氨酸、可溶性蛋白）的積累，或通過(guò)影響啟動(dòng)子的活性、促進(jìn)防御蛋白及次生活性物質(zhì)的合成來(lái)提高植物和藻體的抗逆能力［38-43］。

1.8 細(xì)胞分裂素及其作用機(jī)制

細(xì)胞分裂素（Cytokinin，CTK）是腺嘌呤的衍生物，包括玉米素（Zeatin，ZT）、激動(dòng)素（Kinetin，KT）和6-芐基氨基嘌呤（6-benzylaminopurine，6-BA、BA、BAP）等。外源CTK與受體（AHKs）結(jié)合，磷酸化后進(jìn)入細(xì)胞，激活防御基因的表達(dá)［44］。CTK還可直接或間接清除氧自由基，減少脂質(zhì)的過(guò)氧化程度，改變膜脂中脂肪酸比例，提高光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，最終提高植物的抗逆性［45-46］。在藻類(lèi)中，外源CTK則是通過(guò)促進(jìn)藻細(xì)胞分裂增殖，促進(jìn)不飽和脂肪酸的積累，刺激抗氧化系統(tǒng)，提高光合作用效率和氮代謝循環(huán)來(lái)促進(jìn)藻生長(zhǎng)和提高藻的抗逆性［37，47］。

2 添加劑在藻類(lèi)生長(zhǎng)及抗逆方面的應(yīng)用

2.1 生長(zhǎng)方面的應(yīng)用

研究者們嘗試通過(guò)使用添加劑來(lái)獲取更多的藻類(lèi)生物量或活性物質(zhì)，以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。研究發(fā)現(xiàn)，ABA（1.0 mg/L）、SA（10 mg/L）和JA（0.5 mg/L）可使小球藻（Chlorella vulgarisZF strain）的脂質(zhì)生產(chǎn)率分別提高123%、100%和127%［48］。據(jù)報(bào)道，三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）中三酰甘油（TAG）合成基因上游存在植物激素的響應(yīng)性順式調(diào)節(jié)元件，外源植物激素（SA、ABA和MeJA等）可與該元件結(jié)合，進(jìn)一步提高三角褐指藻的油脂含量［49］。Park等［50］研究發(fā)現(xiàn)，IAA、ABA和GA3可促進(jìn)細(xì)胞分裂，增加蛋白質(zhì)積累，最終促進(jìn)萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）生長(zhǎng)；ABA還可大幅提高其淀粉含量（從2.2%增加至6%），而IAA和GA3對(duì)淀粉含量無(wú)影響。低濃度的ABA能促進(jìn)紫球藻（Porphyridiumsp.）生物量（達(dá)3.463g/L）、胞外多糖（達(dá)干重34.31%）和藻紅素等積累，但當(dāng)ABA濃度超過(guò)10 mg/L則呈抑制趨勢(shì)［51］。研究者嘗試采用多種添加劑組合的方式，以期達(dá)到更好的促進(jìn)效果。史成穎等［52］分別探究6種植物激素（NAA、2，4-D、IBA、IAA、6-BA 和 GA）對(duì)鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）生長(zhǎng)的影響，找到最適濃度之后，選擇效果最佳的4種（NAA、2，4-D、6-BA 和GA）進(jìn)行交叉組合，只有NAA與6-BA的組合促進(jìn)藻的生長(zhǎng)。而B(niǎo)ajguz和Piotrowska-Niczyporuk等［53］研究則表明IAA與BRs的組合能顯著促進(jìn)小球藻（C. vulgaris）的細(xì)胞增殖，且比單一作用顯著，細(xì)胞數(shù)比對(duì)照組增加了321%。因此，可根據(jù)實(shí)際需求及藻種的不同，挑選適宜的一種或多種添加劑，施以適宜的濃度，以達(dá)到最佳的培養(yǎng)效果和最低的生產(chǎn)成本。

2.2 低溫脅迫

適宜的溫度是保證藻類(lèi)正常生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子之一。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響藻的生理生化特性及代謝過(guò)程，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)，即高溫脅迫和低溫脅迫。研究表明，低溫脅迫可導(dǎo)致球等鞭金藻（Isochrysis galbana）細(xì)胞內(nèi)活性氧過(guò)量積累，進(jìn)而造成膜脂過(guò)氧化［54］。溫度越低，膜脂損傷程度越大。低溫脅迫還會(huì)造成藻體凈光合速率、葉綠素a（Chl a）及藻藍(lán)蛋白含量下降［55］。大量陸生植物的相關(guān)研究顯示，添加劑可以提高植物的低溫抗逆性［56-58］。類(lèi)似的嘗試在藻類(lèi)中較少。陳文筆等［59］報(bào)道，添加15 mg/L的SA對(duì)低溫脅迫下提高微擬球藻（Nannochloropsissp.）低溫抗逆性效果最顯著，96 h時(shí)藻密度、可溶性糖和可溶性蛋白分別比對(duì)照組提高了21.97%、29.17%和27.40%，且不飽和脂肪酸含量也比對(duì)照組提高了6.27%；此時(shí)Δ5和Δ6去飽和酶基因轉(zhuǎn)錄水平為對(duì)照組的8.63、6.14倍?；谝陨蠈?shí)驗(yàn)結(jié)果，后續(xù)可進(jìn)行更多嘗試，以期解決低溫環(huán)境下藻類(lèi)培養(yǎng)的難題。

2.3 高溫脅迫

短時(shí)間的高溫脅迫下，藻體可啟動(dòng)自身防御系統(tǒng)，增加光系統(tǒng)II和I的光子捕獲能力和電子傳遞速率以降低損傷，還通過(guò)促進(jìn)mRNA的生成、抑制tRNA的水解，增加擬核蛋白合成來(lái)保護(hù)和維持DNA的正常遺傳信息傳遞過(guò)程［60］。若持續(xù)高溫超過(guò)藻體承受范圍，藻體內(nèi)生成的活性氧無(wú)法有效清除，膜結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p傷，Chl a含量顯著降低，藻體則表現(xiàn)為生長(zhǎng)減緩［61］。研究發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫下，蛋白核小球藻（C. pyrenoidosa）生長(zhǎng)受到抑制，新陳代謝活性降低，生長(zhǎng)速率變緩；但添加10 mg/L SA之后，熱激蛋白70和磷酸甘油酸激酶的表達(dá)量明顯上升，SA作用12 h后可分別增加2.57和1.56倍，48 h時(shí)生長(zhǎng)速率、可溶性糖、可溶性蛋白分別達(dá)到對(duì)照組的2.07、1.34和1.18倍，生長(zhǎng)抑制明顯得到緩解［62］。探討高溫脅迫下龍須菜（Gracilaria lemaneiformi）抗逆性的結(jié)果顯示，添加外源SA和EBR都可以提高龍須菜的高溫抗逆性［63-64］。賀亮等［65］研究顯示，高溫造成半葉馬尾藻中國(guó)變種（Sargassum hemiphyllumvar.chinense）抗氧化防御系統(tǒng)的損傷，添加Ca2+可得到有效的緩解；且藻體中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量也明顯增加，從而降低高溫脅迫對(duì)細(xì)胞膜的傷害?；谶@些研究，可以進(jìn)行更多嘗試，以期解決高溫天氣藻類(lèi)培養(yǎng)困難、種質(zhì)降低等問(wèn)題。

2.4 酸性脅迫

近年來(lái)，化石類(lèi)燃料的大量使用、酸性氣體（CO2、SO2和NOx）的無(wú)節(jié)制排放和森林的過(guò)度砍伐等，引起水體pH下降，給藻類(lèi)養(yǎng)殖造成了酸性脅迫，影響了藻類(lèi)生物量積累。張倩［66］發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基pH降低之后，4株小球藻（2株蛋白核小球藻（C. pyrenoidosa）、1株普通小球藻（C. vulgaris）和1株海水小球藻（C. pacifica））的生長(zhǎng)速率明顯降低，當(dāng)pH急劇下降為3.0時(shí)，降幅分別為91.52%、90.00%、88.03%和91.39%。史飛飛等［67］將燃燒產(chǎn)生的氣體通入培養(yǎng)液，培養(yǎng)液的pH急劇下降，導(dǎo)致斜生柵藻（Scenedesmus obliquus）生長(zhǎng)受到抑制，添加0-20 mg/L GA后，斜生柵藻的生長(zhǎng)得到恢復(fù)，且培養(yǎng)液pH恢復(fù)至正常值。其中，添加10 mg/L GA效果最好，可使促進(jìn)斜生柵藻的干重達(dá)到0.45 g/L。添加劑在藻類(lèi)抗酸性脅迫中應(yīng)用較少，后續(xù)研究中可進(jìn)行更多嘗試，以期為利用酸性水質(zhì)培養(yǎng)藻類(lèi)生產(chǎn)更多高附加值產(chǎn)品提供更多的技術(shù)指導(dǎo)和理論支持。

2.5 重金屬脅迫

隨著人類(lèi)活動(dòng)范圍的擴(kuò)大，濫用亂排導(dǎo)致水體中重金屬沉積，致使藻類(lèi)遭受重金屬（Pb2+、Cd2+、Cu2+等）脅迫，嚴(yán)重制約藻類(lèi)生物量及活性物質(zhì)的積累。李建宏等［68］研究顯示，Cd2+脅迫導(dǎo)致橢圓小球藻（C. ellipsoidea）葉綠素含量下降，氧自由基含量增加；且隨著Cd2+濃度的增大，葉綠素含量逐漸降低，光合速率也顯著降低。全秋梅等［69］報(bào)道，在Cd2+脅迫下，半葉馬尾藻中國(guó)變種（S.hemiphyllumvar.chinense）細(xì)胞內(nèi)丙二醛含量隨著Cd2+濃度的上升而上升，過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶則呈先上升后下降的趨勢(shì)，較對(duì)照組均存在極顯著性差異（P＜0.01），抑制其生長(zhǎng)及活性物質(zhì)的積累。Kovacik 等［70］報(bào)道，10 μmol/L Cu2+可使扁滸苔（Ulva compressa）的多不飽和脂肪酸在總脂肪酸中的比例從43%降至5.4%。因此，在水資源有限的情況下，研究者迫切需要尋找解決辦法，以求克服重金屬水質(zhì)中藻類(lèi)生長(zhǎng)的難題。

研究者從陸生植物的抗逆性研究中得到啟發(fā)，嘗試使用添加劑，緩解藻類(lèi)的重金屬脅迫。Piotrowska-Niczyporuk等［26］報(bào)道，IAA、6-BA、GA3和 JA等可激活普通小球藻（C. vulgaris）抗氧化防御系統(tǒng)，減少活性氧積累，顯著降低重金屬（Pb2+、Cd2+和Cu2+）脅迫帶來(lái)的生長(zhǎng)抑制作用。Bajguz［71］用EBR處理重金屬脅迫下小球藻（C. vulgaris）后發(fā)現(xiàn)，重金屬離子（Cu2+、Pb2+、Cr2+和Zn2+）對(duì)小球藻（C. vulgaris）的損傷得到抑制，藻細(xì)胞數(shù)明顯增加，且可以恢復(fù)到正常培養(yǎng)水平。因此，利用添加劑在藻類(lèi)抗重金屬脅迫方面的優(yōu)勢(shì)，可在重金屬污染區(qū)域培養(yǎng)藻類(lèi)，同時(shí)利用藻類(lèi)治理修復(fù)水質(zhì)。但是添加劑在藻類(lèi)抗重金屬方面的研究還不夠深入，添加劑在藻類(lèi)細(xì)胞中的信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、分子機(jī)制尚不清楚，還有待進(jìn)一步研究。

2.6 紫外（UV-B）脅迫

由于臭氧層遭到破壞和侵蝕，到達(dá)地表的紫外線輻射增強(qiáng)，影響了藻的生理生化特性。劉成圣和唐學(xué)璽［72］報(bào)道，UV-B明顯抑制三角褐指藻（P.tricornutum）的生長(zhǎng)，并且導(dǎo)致藻細(xì)胞內(nèi)活性氧增加，致使其受到膜脂脫脂化傷害。屠燕萍等［73］也對(duì)三角褐指藻（P. tricornutum）進(jìn)行了類(lèi)似研究發(fā)現(xiàn)，紫外脅迫造成藻體內(nèi)抗氧化酶的含量先上升后下降，超過(guò)藻細(xì)胞自身對(duì)活性氧的清除范圍，從而造成損傷。Han等［74］研究發(fā)現(xiàn)，較高的UV-B會(huì)抑制孔石莼（U. pertusa）的生長(zhǎng)，且顯著降低其孢子形成率。研究顯示，KT、6-BA和ZT等細(xì)胞分裂素可促進(jìn)UV-B脅迫下植物氣孔的重新打開(kāi)，而IAA、NAA和2，4-D等生長(zhǎng)素會(huì)抑制UV-B脅迫下植物氣孔的關(guān)閉，故細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素均利于植物抗紫外脅迫作用［75］。目前，添加劑在藻類(lèi)抗紫外脅迫中的應(yīng)用研究還較少。卓品利等［76］發(fā)現(xiàn)，添加適宜濃度SA顯著提高UV脅迫下滸苔（U. prolifera）的Chl a 含量（為UV組的188.30%）、葉綠素?zé)晒馑俾剩ㄌ岣?39.8%）、可溶性糖和可溶性蛋白（提高32.2%）含量。今后，研究者們可在藻類(lèi)抗紫外脅迫中嘗試使用更多種的添加劑或添加劑組合。

2.7 鹽度脅迫

室外天氣多變，水分蒸發(fā)量與降水量達(dá)不到平衡，間接導(dǎo)致培養(yǎng)液的鹽度不穩(wěn)定，破壞滲透平衡，影響微藻生長(zhǎng)，因此尋找合適的解決方案具有重要的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。Liang等［77］發(fā)現(xiàn)，在低鹽濃度（＜ 5 psu）和高鹽濃度（＞ 70 psu）下，球等鞭金藻（I.galbana）的光合作用受到抑制，細(xì)胞密度降低。趙萍等［78］研究顯示，三角褐指藻（P. tricornutum）在鹽度大于35 psu 時(shí)，藻細(xì)胞分裂受到抑制，生長(zhǎng)速率與鹽度呈負(fù)相關(guān)，多糖含量也隨著鹽度的升高而降低?？梢?jiàn)，鹽度超過(guò)一定的范圍，會(huì)對(duì)藻的生長(zhǎng)生理造成抑制。Yoshida等［18］發(fā)現(xiàn)，處于鹽脅迫下的萊茵衣藻在添加ABA后，抗氧化酶、過(guò)氧化氫酶和抗壞血酸過(guò)氧化物酶的基因表達(dá)顯著上調(diào)，使得細(xì)胞內(nèi)活性氧降低，脅迫得到緩解。目前，在藻類(lèi)鹽脅迫的研究中，研究者們多采用Ca2+緩解鹽脅迫帶來(lái)的損傷。魏顯珍等［79］嘗試外施Ca2+緩解鹽脅迫給喜鈣念珠藻（Nostoc calcicolaBreb.）帶來(lái)的損傷，結(jié)果顯示，Ca2+對(duì)其光系統(tǒng)II（PSII）各反應(yīng)中心具有保護(hù)作用，且提高光能轉(zhuǎn)化和電子傳遞速率（光系統(tǒng)性能指數(shù)提高率最大可達(dá)82%），最終使鹽脅迫下的藻趨于正常生長(zhǎng)。吳以平和董樹(shù)剛［80］發(fā)現(xiàn)，在Ca2+作用下，緣管滸苔（Enteromorpha linza）和孔石莼（U. pertusa）的Chl a和可溶性糖的含量都顯著增加，且電解質(zhì)外滲率顯著降低，從而顯著提高藻的抗鹽性。在遭受鹽脅迫時(shí)，可根據(jù)需求選擇適宜的添加劑，提高產(chǎn)量和品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，獲得更多經(jīng)濟(jì)效益。

2.8 光強(qiáng)脅迫

藻類(lèi)屬于自養(yǎng)生物，光照強(qiáng)度對(duì)其光合作用具有重要的影響。強(qiáng)光脅迫下，鈍頂螺旋藻（S.platensis）中丙二醛含量和電導(dǎo)率明顯上升，引起膜脂過(guò)氧化作用［81］。光脅迫引起壇紫菜（P.haitanensis）細(xì)胞內(nèi)活性氧含量顯著上升，自身的活性氧清除機(jī)制并不能將其完全清除，繼而引起膜脂過(guò)氧化損傷［82］。非洲乍得湖鈍頂節(jié)旋藻（Arthroapira platensis）在遭受光強(qiáng)脅迫30 min后其凈光合速率低于0，Chl a含量下降為初始值的95%［83］。因此，如何有效緩解光強(qiáng)給藻類(lèi)帶來(lái)的損傷，成為亟待解決的問(wèn)題。崔丹丹等［84］發(fā)現(xiàn)，添加ZT和SA能顯著促進(jìn)光脅迫下雨生紅球藻（H. pluvialis）細(xì)胞生長(zhǎng)藻細(xì)胞密度分別能達(dá)到3.4×105cell/mL 和3.0×105cell/mL，同時(shí)還能促進(jìn)蝦青素的積累，分別比對(duì)照組增加29.2%和25.6%。添加劑緩解光強(qiáng)脅迫方面的研究較少，還有待進(jìn)一步探索，以更全面了解添加劑在藻類(lèi)遭受光強(qiáng)脅迫時(shí)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3 展望

外源添加劑可通過(guò)多種方式緩解非生物脅迫給藻體帶來(lái)的傷害，在藻類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆調(diào)節(jié)中起重要作用。但目前，添加劑在藻類(lèi)中的應(yīng)用研究，尚停留在生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的測(cè)定等，僅有少部分研究利用分子技術(shù)測(cè)定防御基因的表達(dá)情況，嘗試進(jìn)一步探究藻類(lèi)抗逆性分子機(jī)制。添加劑在藻類(lèi)中完整的信號(hào)傳導(dǎo)途徑及作用機(jī)制尚不清楚［20，47］。

目前，藻類(lèi)的抗逆性研究多側(cè)重于高溫和重金屬脅迫，而其他非生物脅迫研究的深度和廣度都較低。由大量陸生植物抗逆性研究可預(yù)知，添加劑在提高藻類(lèi)的抗逆性方面可能具有廣闊前景。外源添加劑對(duì)不同藻類(lèi)抗逆應(yīng)用的施用濃度、時(shí)間及方式等還不明確，且其作為信號(hào)分子，是直接參與信號(hào)傳遞還是誘導(dǎo)內(nèi)源物質(zhì)生成進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，又有哪些基因表達(dá)得以促進(jìn)或被抑制，還有待于深入研究。另外，許多藻類(lèi)研究尚停留在實(shí)驗(yàn)階段，還未進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)中。而實(shí)際生產(chǎn)中，藻類(lèi)培養(yǎng)面臨的往往不是單一非生物脅迫挑戰(zhàn)，故開(kāi)展多組脅迫綜合分析十分必要。系統(tǒng)化的研究手段已呈多元化發(fā)展，因此可根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)展多組分析研究，尋求更佳的解決方案。隨著添加劑與非生物脅迫相關(guān)信號(hào)通路和基因誘導(dǎo)表達(dá)調(diào)控研究的深入，利用分子育種手段有望實(shí)現(xiàn)藻類(lèi)選擇性育種，從而為藻類(lèi)的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供更有效的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。