鼠尾藻的有性繁殖及光合生理的初步研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:qiuyu19860916
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鼠尾藻是北太平洋西部特有的一种暖温性大型海洋褐藻,主要分布于中国、俄罗斯、日本和朝鲜。鼠尾藻具有很高的医药、生态、营养等价值。鼠尾藻可以作为海参优质饲料,近年来随着中国海参养殖业的迅速发展,鼠尾藻需求很大,由于过度地采收导致了中国北方沿岸的鼠尾藻自然资源的日渐枯竭。所以,开展鼠尾藻的人工育苗与大规模养殖研究势在必行。虽然近年来这些方面的研究工作已广泛展开,但许多生物基础科学问题研究不深入(如光合作用有关基础理论等),不能完全满足鼠尾藻产业发展需求并由此限制了鼠尾藻应用价值的更大发挥。大量苗种的成功培养依然是鼠尾藻大规模养殖发展的一个瓶颈。本研究分为有性繁殖及光合生理两方面:(1)以成熟的鼠尾藻生殖托为材料,研究了温度、光强、光照周期和铜离子对鼠尾藻排卵或幼孢子体生长的影响。(2)利用叶绿素荧光技术、液相氧电极技术研究光照、温度、盐度和营养盐因子对鼠尾藻幼苗及新芽的影响。这些研究有助于深入认识鼠尾藻的生理生态适应性,可为鼠尾藻的人工栽培及管理提供有价值的科学数据。主要结果如下:(1)研究了不同温度(1323℃)、光强(60220μmol photons/(m2s))和光照周期(15L:9D,12L:12D,9L:15D)对鼠尾藻排卵及幼孢子体生长的影响。主要结果如下:6070μmol photons/(m2s)下,温度在2023℃的范围有利于鼠尾藻卵子的排放;适宜温度下,在60220μmol photons/(m2s)范围内,光强越高,越有利于鼠尾藻卵子的排放;光周期不是影响卵子排放的主要因素,光强是鼠尾藻幼孢子体生长的重要因子;温度是制约鼠尾藻幼孢子体生长的关键因子,水温低于16℃时不利于幼孢子体的快速生长。(2)研究了Cu2+对不同生长时期的鼠尾藻幼孢子体生长的影响。不同生长时期的鼠尾藻幼孢子体对微量Cu2+都是敏感的。对于早期的鼠尾藻幼孢子体(170300μm),5μg/L以上的铜浓度对其正常生长不利,当Cu2+处理浓度达到或超过250μg/L时,该时期幼孢子体即基本停止生长。对于后期的鼠尾藻幼孢子体(7501300μm),10μg/L以上的Cu2+浓度对其正常生长不利,1μg/L的Cu2+浓度对其生长有促进作用,当Cu2+处理浓度达到或超过50μg/L时,该时期幼孢子体增长缓慢或基本停止生长。假根由于结构和功能特性,对铜的敏感程度不大,铜处理初期依然表现出快速增长。(3)研究了温度(534℃)、盐度(1050)和营养盐等环境因子对鼠尾藻幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明:1)氮浓度大于8mg/L或磷浓度大于1.2mg/L,或温度大于28℃,对鼠尾藻幼苗的光合作用均有显著影响;2)对鼠尾藻幼苗进行1h的5℃低温胁迫或6h的1050盐度胁迫后进行恢复培养,Fv/Fm值均可恢复正常;3)氮、磷浓度分别为24mg/L和0.20.8mg/L,且NH4+-N∶NO3--N的比值为13时,较利于鼠尾藻幼苗光合作用的进行。(4)研究了温度(1031℃)、盐度(1050)和光照等环境因子对鼠尾藻幼苗光合和呼吸作用的影响。结果表明:1)卵子受精后的前几天的光饱和点为90120μmol photons/(m2s),光照补偿点为1422μmol photons/(m2s),随着幼苗的生长,其光饱和点逐渐升高,能达到400μmol photons/(m2s)以上,所以采苗初始阶段应注意避免强光,采苗后期可逐渐增加光照强度;2)短期的温度胁迫(小于10℃或大于28℃)对鼠尾藻幼苗的光合作用和呼吸作用均有显著影响;21℃较有利于幼苗的生长;3)1050盐度胁迫6h对鼠尾藻幼苗的光合和呼吸作用均有显著影响,但是恢复培养24h后,其光合和呼吸作用可以恢复正常。(5)采用鼠尾藻新芽为实验材料,研究了不同光强(30220μmolphotons/(m2s))、温度(534℃)和盐度(060)对其叶绿素荧光参数、表观光合速率(Pn)与暗呼吸速率(Rd)的影响。初步分析了鼠尾藻新芽的抗逆生理,可为基于营养繁殖的鼠尾藻人工栽培提供参考。测定的叶绿素荧光参数包括光系统II最大荧光产量(Fv/Fm)、最大潜在相对电子传递速率(rETRmax)、快速光曲线的初始斜率等。结果表明:1)在本实验条件下,1524℃是鼠尾藻新芽生长的适宜温度范围;2)鼠尾藻新芽叶易受强光、高温胁迫,在强光照射下,其Fv/Fm值明显降低,温度大于30℃时导致其光合系统产生不可逆损伤;3)5℃低温处理1h或060盐度处理9h对光系统II均有明显影响,但24h恢复后,除了盐度60组,其他组的叶绿素荧光参数及Pn均可基本恢复正常。4)在整个胁迫过程中,盐度40和盐度50组均表现出较高的Rd,盐度0和盐度60胁迫对Rd均有显著影响,各个盐度处理组在处理9h后恢复培养24h,其Rd均可恢复正常。(6)对鼠尾藻异形叶(阔叶、狭叶、气囊)的最大表观光合速率、饱和光强、光补偿点、初始量子效率、暗呼吸速率、色素含量、比叶面积和显微结构等进行了差异比较,初步探讨了鼠尾藻产生叶形变化的可能原因。
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