高温对海带(Saccharina japonica)抗氧化酶及叶绿素荧光参数的影响

以海带(Saccharina japonica)幼苗为材料,研究了高温(25℃)条件下其抗氧化酶、叶绿素含量、叶绿素荧光参数的变化.研究表明,(1)高温组的可溶性蛋白含量在处理12 h后达最大值(P＜0.05),相比初始含量升高了37.9％.(2)随着胁迫时间的延长,高温组的丙二醛(MDA)含量呈增加趋势,在48h时达最大值,与对照组差异显著(P＜0.05).(3)高温组海带幼苗的叶绿素含量随胁迫时间延长呈下降趋势,胁迫48 h时,叶绿素含量达最小值,与初始值相比下降了38.5％ (P＜0.05).(4)在高温条件下,过氧化物酶(POD)活性随胁迫时间延长逐渐下降,在48 h时达最小值,与初始值相比下降47.2％,呈显著性差异(P＜0.05);超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现波动趋势,处理8h后,SOD活性达最小值;40h后,SOD活性达最大值,与初始值相比上升了36％ (P＜0.05).过氧化氢酶(CAT)活性随胁迫时间延长呈下降趋势,处理36h后,海带幼苗的CAT活性略有升高;处理48 h后,CAT活性达最小值,与初始值相比下降了75.8％ (P＜0.05).(5)高温条件下,海带幼苗的光化学最大量子产量(Fv/Fm)随着胁迫时间延长呈现下降趋势,处理48 h后,高温组的Fv/Fm达最小值,与初始条件相比下降了56.8％,呈显著性差异(P＜0.05).本研究可为海带的耐高温品种选育提供理论依据.     

利用液相氧电极技术研究“海天1号”海带(Saccharina japonica)幼孢子体光合及呼吸速率

“海天1号”海带是南方耐高温品种与北方高产品种杂交后,经过几代选育获得的海带新品系,具有产量高、耐高温、成熟稍早等特点(暂命名为“海天l号”海带).为探究“海天1号”海带幼孢子体在不同环境因子下的生理适应性,设置了温度、光强及营养盐3个单因素实验,利用液相氧电极技术研究其对“海天l号”海带幼孢子体(1-2 cm)表观光合速率(Pn)和呼吸耗氧速率(R)的影响,并测定相对生长速率(Relative growth rate,RGR).结果显示:(1)温度为14℃、光强为80 μmolphotons/(m2.s)、氮营养盐为6 mg/L(N/P=10∶1,下同)环境下,幼孢子体的RGR和Pn均较大.在温度为22℃、光强为1 00 μmol photons/(m2·s)、氮营养盐浓度为10 mg/L条件下,R最强.(2) 22℃组的幼孢子体生长受到抑制,其RGR显著低于14℃组(P＜0.05).20 μmol photons/(m2·s)与80 μmolphotons/(m2·s)光强组的RGR存在显著性差异(P＜0.05).单因素方差分析显示,5个营养盐浓度组之间幼孢子体的RGR无显著性差异(P＞0.05).(3)随着温度、光强、营养盐浓度增加,幼孢子体的Pn呈先上升后下降的趋势,14℃组Pn显著高于其他温度组,氮营养盐浓度4 mg/L和6 mg/L组的Pn显著高于2、8和10 mg/L组(P＜0.05).在本实验条件下,R和Pn呈负相关.(4)光强对幼孢子体P/R(总光合速率/呼吸耗氧速率)的影响较小,温度和营养盐浓度对其影响较大.正交实验结果显示,适宜“海天1号”海带幼孢子体培养的条件为光强50 μmol photons/(m2·s)、温度16℃、氮营养盐浓度5 mg/L.     

铁促进半叶紫菜华北变种丝状体的生长发育及其生理生化基础

通过探讨半叶紫菜华北变种(Pyropia katadae var. hemiphylla)丝状体在不同铁浓度下的相对生长速率(RGR)、孢子囊枝形成率及若干生理生化指标(叶绿素荧光参数、活性氧含量、抗氧化剂含量、抗氧化酶活性等)的变化规律,以期获得适宜其生长及孢子囊枝形成的铁浓度范围,并初步揭示其在不同铁浓度下的生理生化变化特征。研究结果显示,在0.040 mg/L铁浓度下,半叶紫菜华北变种营养藻丝有较高的RGR、光系统Ⅱ最大量子产量(Fv/Fm)和调节性能量耗散的量子产量[Y(NPQ)],表明此铁浓度可促进营养藻丝的光能转换效率和光保护能力的提高,并利于其生长。高铁浓度(0.160~0.800 mg/L)组的营养藻丝RGR显著降低,而贝壳丝状体孢子囊枝形成率显著增加,表明高铁浓度抑制了藻丝的营养生长,而促进了藻丝营养生长状态向发育状态的转变。贝壳丝状体的孢子囊枝比例与Fv/Fm呈显著的正相关关系,表明营养藻丝向孢子囊枝转变后,贝壳丝状体的光能转换效率显著提高。铁的添加使藻丝中活性氧(ROS)含量显著增加,而类胡萝卜素和脯氨酸含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)]活力与ROS含量均呈显著正相关关系,表明藻丝的抗氧化系统可对铁介导的过量ROS作出积极应答,以平衡ROS的产生和清除。本研究可为半叶紫菜华北变种的苗种培育提供理论依据。     

基于MaxEnt模型和ArcGIS预测多肋藻在中国海域的适生分布特征

基于大型经济海藻的经济和生态价值, 开发具有潜力的新栽培物种是海藻栽培产业健康多样化发展的保障。 多肋藻(Costaria costata)是一种具有很高营养价值及经济价值的大型褐藻, 但并非我国本土物种。本研究采用 MaxEnt 模型预测多肋藻在我国的适生情况, 并探究不同因子对多肋藻孢子体生长的影响, 旨在为开展多肋藻栽培提供支撑。结果表明, 当正则化参数为 1, 训练集与测试集比值为 70 : 30 时, 模型预测性能最佳。基于环境因子的相关性和对模型的贡献率, 筛选出 8 项用于多肋藻适生预测模型的构建, 其中温度与光强对多肋藻自然分布的影响最大, 在光强不低于 4 μmol/(m2 ·s), 月均温度不低于 7 ℃, 多肋藻的适生概率较高。模型显示, 多肋藻在我国的适生区主要分布于黄渤海, 约占该海域面积的 11.32%, 其中 8.08%为边缘适生区和低适生区, 中适生区和高适生区分别占 1.33%和 1.91%, 主要位于辽东湾。表明辽东湾、大连沿海以及山东半岛沿海是多肋藻引种栽培的适宜海域。但辽东湾部分区域的高适生性也预示高入侵风险性, 若开展人工栽培, 应加强生态安全性方面的评估。     

野生条斑紫菜(Pyropia yezoensis)叶状体对干出胁迫的抗氧化生理响应特征

失水胁迫是野生条斑紫菜(Pyropia yezoensis)主要胁迫因子之一.为揭示条斑紫菜对失水胁迫的响应机制,本研究以2016年3月采自山东青岛湛山的野生藻体为材料,研究了失水胁迫下其光合作用和抗氧化生理响应特征.结果显示,随着失水胁迫程度的增大,PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)显著降低,在失水率60％左右时降至最低值,但复水1h后可恢复正常值.叶绿素a(Ch1a)、类胡萝卜素(Car)和可溶性蛋白(SP)含量逐渐降低,藻红蛋白(R-PE)和藻蓝蛋白(R-PC)含量先下降后上升.藻胆蛋白(R-PE+R-PC):SP比值的变化趋势与藻胆蛋白的变化趋势类似,但在失水率40％时上升至对照水平,失水80％时显著高于对照值.丙二醛(MDA)含量在失水率≤30％时没有显著变化,失水率≥40％时显著上升,但失水率在40％-80％时,藻体间没有显著差异.在失水率≤20％时,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性没有显著变化,过氧化物酶(POD)活性显著上升;随着失水率增加,3种酶的活力显著下降,低于对照组,但失水率在50％-80％时,组间没有显著差异.根据以上结果推测:失水早期,抗氧化酶SOD、CAT,尤其POD起着关键的清除自由基作用,因此,MDA含量没有明显变化;随着失水程度增加,藻胆蛋白的抗逆作用逐渐显现,为藻体在复水后快速恢复光合作用(Fv/Fm)提供保障.     

基于MaxEnt模型和ArcGIS对巨藻在我国适生情况的分析

发展新养殖对象及异地栽培需首先掌握物种的生态适应性。有关巨藻(Macrocystis pyrifera)在我国海区适应性的研究甚少，海区养殖效果不理想，我国巨藻养殖业发展欠佳。本研究采用MaxEnt构建了巨藻的物种分布模型，当特征组合为乘积型特征(product features)、二次型特征(quadratic features)和片段化特征(hinge features)，正则化参数为0.8时，模型预测性能最佳；综合考虑环境因子的相关性及对模型的贡献率，筛选出6项环境因子用于模型构建，其中，光强与温度对巨藻自然分布的影响最大，在光强不低于2 μmol/(m2·s)、年均温度范围10.5~17.0℃条件下，巨藻的适生概率较高。采用所构模型结合ArcGIS预测巨藻在我国的适生区：主要分布于黄渤海，约占该海域面积的13.17%，其中，边缘适生区为5.46%，低适生区为2.85%，中适生区为1.20%，高适生区为3.66%，表明辽东湾、渤海湾是巨藻引种养殖和藻场建设的适宜海域。     

食用海带(Saccharina japonica)新品系遗传多样性研究

为获取3个食用海带(Saccharina japonica)新品系(“海天1号”、“海天2号”、“海天3号”)和“黄官1号”海带的遗传多样性和遗传结构信息,为海带种质保存及新品系培育提供理论依据,本研究采用SSR分子标记技术,从20对SSR引物中筛选出8对扩增效果好的引物,对4个海带品系的120个样本进行了种群遗传分析.结果显示,8对引物共检测到28个具有多态性的等位基因,9个特异性等位基因,平均每对引物检测到等位基因数为4.6250个.4个海带品系的Nei's基因多样性(H)和香农指数(I)平均值分别为0.3809和0.6702,遗传多样性水平偏低,且亲缘关系较近.其中,“海天1号”海带的H、I值最高,多态性位点最多,遗传多样性优于其他3个海带品系. “海天2号”、“海天3号”和“黄官1号”海带遗传多样性水平依次降低.聚类分析结果显示,“海天1号”与“海天3号”海带亲缘关系最近,而与“黄官1号”海带亲缘关系最远.AMOVA分析显示,4个海带品系92.06％的变异来源于品系内部,7.94％的变异来源于品系间.“黄官1号”海带的遗传多样性在4个海带品系中最低,以其作为亲本培育新品种时,应注意提高子代的遗传多样性.遗传多样性最高的是“海天l号”,可充分利用其优点培育优良的新品系.