海黍子的生理生态学特性及组织培养技术的初步研究

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作者从2011年6月至2012年4月以分布于青岛太平角沿岸潮间带的大型多年生褐藻海黍子(Sargassum muticun)为研究对象,对其形态学特征、营养盐吸收、生长和成熟、以及物质积累等生理生态学特性进行了周年调查;同时探讨了利用组织培养的方法从海黍子的外植体上诱导产生不定芽作为人工苗种的可行性,为海黍子苗种快繁技术的建立提供了依据。1、海黍子形态学特征的季节变化海黍子单株藻体的平均湿重从2011年6-8月略有增加,随后急剧减少,10月达到最小值8.78g,随后逐渐增加,2012年4月达到最大值113.06g。单株藻体上的平均主枝数从2011年6-12月由7.5个逐渐减少至3.5个,2012年2月增加至6.9个,4月略降至5.7个。单株藻体上的平均侧枝数2011年6-8月略有增加,10月迅速减少至0.8个,随后逐渐增加,2012年4月达到最大值94.4个。单株藻体上的平均主枝长2011年6-8月由10.28cm增至16.99cm,10月迅速减至最小值6.00cm,2011年12月至2012年2月维持在13cm左右,4月达到最大值19.54cm。单株藻体的平均茎长从2011年6-12月由0.93cm逐渐减少至0.56cm,随后2012年4月又增加至1.03cm。具气囊的个体的百分比除了10月为10%以外,其它月份均高于90%。2011年6月为20%的藻体具生殖托,8月上升至100%,其它月份未观察到生殖托。根据上述形态学特征的周年变化,可将青岛太平角沿岸潮间带的海黍子的年生活周期大致分为4个阶段:生长缓慢期(10-2月)、生长旺盛期(2-6月)、成熟期(6-8月)和衰退期(8-10月)。2、海黍子营养盐吸收特性的季节变化探讨了温度和营养盐浓度对海黍子的NO-3-N、NH4+-N和PO43--P吸收速率的影响及其周年变化。海黍子对NO-3-N吸收速率在2011年6-8月低于30μg g-1h-1,而在2011年12月-2012年4月则为30-120μg g-1h-1;海黍子对NH4+-N的吸收速率则全年低于40μg g-1h-1;海黍子对PO43--P的吸收速率在6月低于2μg g-1h-1,8-12月则为负值,2-4月则为2-4μg g-1h-1。NO-3-N吸收的适温范围在6-8月为10-24℃,12月为5-24℃,而2-4月为5-30℃;NH4+-N吸收的适温范围为5-30℃;PO43--P的适温范围在6月为15-30℃,而2-4月则为5-30℃。NO-3-N的吸收速率在6-8月与NH4+-N没有差别,而在12月-4月明显大于NH4+-N的吸收速率。海黍子对NO-3-N吸收速率在6-8月氮浓度低于2000μg l-1条件下即达到饱和,且最大吸收速率低于50μg g-1h-1,而在12月、2月和4月氮浓度为1800-8000μg l-1条件下仍未饱和,且最大吸收速率为60-170μg g-1h-1。海黍子对NH4+-N吸收速率在6月、8月和2月氮浓度低于2000μg l-1条件下即达到饱和,但在12月和4月氮浓度在2500μg l-1条件下仍未饱和,最大吸收速率均低于50μg g-1h-1。海黍子对PO43--P的吸收速率全年在磷浓度为120μg l-1条件下均为达到饱和,且吸收速率在6-8月为2-4μg g-1h-1,12月低于2μg g-1h-1,而2-4月则为4-8μg g-1h-1。海黍子幼孢子体在15-30℃范围内均可吸收NO-3-N、NH4+-N和PO43--P,且对NO-3-N的吸收速率大于NH4+-N。当氮浓度在3000μg l-1以内时幼孢子体对NO-3-N和NH4+-N的吸收均未达到饱和,最大吸收速率低于30μg g-1h-1;但对PO43--P的吸收在磷浓度为16μg l-1时达到饱和,其最大吸收速率低于4μg g-1h-1。3、海黍子生长和物质积累特性的季节变化探讨了温度和营养盐对海黍子的特定生长率、叶绿素a、c含量和CN含量的影响及其周年变化。无论氮磷存在与否,海黍子在6月和12月的10-24℃下、2月和4月的5-24℃下,其湿重和长度均可维持正生长。6月、2月和4月的湿重SGR大多维持在4-15%d-1,长度SGR维持在4-13%d-1,12月的湿重SGR大多维持在1-12%d-1,长度SGR维持在3-9%d-1。富含NP组的湿重SGR普遍大于去除NP组,且在6月、2月和4月差异较为明显。野生海黍子的叶绿素a、c含量在8月最低(分别为0.51mg g-1和0.10mg g-1),2月最高(分别为1.33mg g-1和0.26mg g-1)。培养后藻体的叶绿素a含量在6月的10-30℃、2月和4月的5-24℃下大多低于培养前,且去除NP组下降的程度较富含NP组更为明显;而12月,富含NP组的叶绿素a含量大多高于培养前,而去除NP组的叶绿素a含量均低于培养前。富含NP组的叶绿素a含量大多高于去除NP组,这种现象在6月、12月和4月较为明显。培养后的藻体的叶绿素c含量与培养前变化不大,且富含NP组的叶绿素c含量在12月和4月高于去除NP组。野生海黍子的C、N含量在8月最低(分别为290.33mg g-1和35.45mg g-1),,4月最高(分别为376.03mg g-1和51.03mg g-1)。培养后藻体的C含量在6月、12月和2月与培养前差别不大,而在4月大多低于培养前。外界氮磷的供给对C含量影响不大。培养后藻体的N含量大多低于培养前,且去除NP组降低的程度较富含NP组更为明显。海黍子幼孢子体在10-30℃均可维持正生长,且在15-25℃富含NP组的SGR显著高于去除NP组。培养后富含NP组的叶绿素a含量维持在培养前的水平,而去除NP组的叶绿素a含量则低于培养前的水平。培养后叶绿素c含量大多高于培养前,且富含NP组高于去除NP组。培养后的幼孢子体的C含量略高于培养前,且富含NP组与去除NP组间没有明显差别;而培养后的N含量在富含NP条件下高于培养前,在去除NP条件下则明显低于培养前。4、海黍子的组织培养技术本章主要比较了4个月份采集的2种外植体(假根和茎)在3个温度处理下的不定芽的形成率、不定芽的数量和长度。结果表明,假根外植体于9月和10月在20-24℃下,不定芽形成率、不定芽的数量和长度均较理想;而茎外植体在于2月和3月在15-20℃下,不定芽形成率、不定芽的数量和长度均较理想。本研究通过不定芽的诱导和不定芽的培养间接获得了海黍子的成熟藻体,并利用成熟藻体成功地进行了人工采苗,获得了大量的苗种。
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