氮、磷和维生素对冈村枝管藻盘状体生长的影响

氮、磷和维生素对冈村枝管藻盘状体生长的影响 氮、磷和维生素对冈村枝管藻盘状体生长的 影响 氮,磷和维生素对冈村枝管藻盘状体生长的影响 郑兰红,张学成,朱清华 (1.中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003;2.中国水产科学研究院黄海水产研究所,山东青岛 266071) 摘要:以冈村枝管藻(CladosiphonokamuranusTokida)为实验材料,研究了培养基中氮,磷和维生素对冈村 枝管藻盘状体生长的影响.并应用SPSS13.0软件包对数据进行统计分析.结果显示,在NHNO.为氮源 时,盘状体直径增长较快,氪浓度最适范围在0.3,0.6mmol/L之间.在不同磷浓度务件下,盘状体保持大 致相同的生长状态.不同浓度培养基时盘状体直径增长快慢各不相同,其中在1/2Provasoli培养基时,盘状 体生长最快.维生素B,维生素B和生物素对盘状体的生长有一定的促进作用. 关键词:冈村枝管藻盘状体;氮;磷;维生素;生长 中图分类号:$968.42;Q942.4文献标识码:A文章编号:1000—3096(2009)08—0030—06 冈村枝管藻(CladosiphonokamuranusTokida) 是一种丝状褐藻,属索藻目(Chordariales),索藻科 (Chordariaceae).冈村枝管藻是亚热带海藻,主要 生长在日本冲绳列岛和汤加沿海E引.在日本,冈村 枝管藻是深受欢迎的传统保健食品.研究明,冈 村枝管藻富含褐藻硫酸多糖等生物活性物质,具有 抗肿瘤,抗凝血,降血脂等多种生物活性.王静凤等 对其多糖的提取及功效进行了研究,证实具有较强 的抗肿瘤作用_3],抗凝血作用?4],能显着改善高脂血 大鼠体内过氧化状态_5].冈村枝管藻的生活史由单 倍体的配子体世代和二倍体的孢子体世代组成]. 营养盐需要量的研究因种而异,许忠能等_7]研究了 营养盐因子对细基江蓠繁枝变种(Gracilarlatenuis— tipitataVar.1iui)氮,磷吸收速率的影响.马志珍[8] 研究了氨盐和硝酸盐对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutumBohlin)生长的作用.李雅娟等E研究 了氮,磷,铁,硅等对底栖硅藻生长速率的影响.梁 英等口研究了硝酸钠浓度对三角褐指藻(Phaeo— dactylumtricornutumBohlin),生长的影响.还有 许多关于维生素对藻类生长发育影响的报道[1]. 虽然日本冈村枝管藻已形成了很大的产业,但 氮,磷,维生素等对冈村枝管藻生长的影响研究不 多.作者研究了氮,磷,维生素等对冈村枝管藻盘状 体生长的影响,以期为该物种实验生态研究积累基 础数据. 1材料和方法 冈村枝管藻引自日本冲绳,中国海洋大学海洋 生命学院藻类分子与遗传实验室以其中性游孢子萌 发形成的盘状体形式保存,成熟的盘状体为中性游 孢子囊[1.以1,2个/ram.的密度接种中性游孢子 在直径5.5cm的培养皿内.实验在HPG,280B光 照培养箱中进行,每天镜检,观察盘状体的直径增长 情况,用重光XDS倒置显微镜的内置目微尺测量盘 状体直径.培养条件是温度23?,光照强度 34/1tool/(m.?s),光周期12L/12D,白光,盐度33, pH8.2.实验重复2次,5个平行样,每种样品随机 测量3O个盘状体的直径,应用SPSS13.0软件包对 数据进行统计分析.对数据进行单因子方差分析, 并进行DUNCAN多重比较,以P<0.05作为差异 显着的标志. 1.1不同氮源的比较实验 以1/2Provasoli培养基(表1)为基础[1,只改 变其中氮源种类而不改变氮的浓度,其他营养元素 不变.分别以NaNO.,NHC1和NHNO.为氮源, 浓度都是0.294mmol/L. 收稿日期:2009—03—10;修回日期:2009—05—10 基金项目:农业部引进国际先进农业科学技术”948”项目 作者简介:郑兰红(1977一),女,山东潍坊人,博士,研究方向:海洋生物 学,E-mail:zhenglanhong@126.corn;张学成,通信作者,教授,博士 生导师,E—mail:xczhang@OUC.edu.cn 3O海洋科”~/2009年/第33卷/第8期 表1Provasoli培养基 Tab.1TheProvasolimedium 成分浓度(retool/L) NH4N03 NaH2P04?2H20 Fe(NH4)2(SO4)?6H2O Na2EDTA H3B03 FeCl3?6H2O MnCl2?4H2O ZnSO4?7H2O CoC12?6H2O 0.58669 0.O1326 0.00459 0.01737 0.O3588 0.00039 0.00140 0.00019 0.00003 1.2氮浓度实验 以1/2Provasoli培养基为基础,只改变其中氮 源浓度,其他营养元素不变.设不同的氮浓度 0.074,0.147,0.294,0.587,0.881mmol/L. 1.3磷浓度实验 以1/2Provasoli培养基为基础,只改变其中磷 源浓度,其他营养元素不变.设不同的磷浓度 0.007,0.013,0.025,0.050,0.100mmol/L. 1.4不同浓度培养基实验 以1/2Provasoli培养基为基础,只改变培养基 总浓度,其营养元素不变.设不同的浓度为 1/8Provasoli,1/4Provasoli,1/2Provasoli,Provasoli和2 Provasoli. 1.5维生素B:实验 以1/2Provasoli培养基为基础,添加维生素B12, 设置维生素B1.浓度梯度为:0.0.1,1,10,100n/L. 1.6复合维生素实验 复合维生素母液的配制:0.5mg(VitaminB) +100mg(VitaminB1)+0.5mg(Biotin),溶于 1000mL的蒸馏水中,滤膜过滤除菌,制成母液.以 1/2Provasoli培养基为基础,添加复合维生素,设置 不同复合维生素浓度梯度:即20mL的培养液中加 入0,10,100,1000,10000uL的复合维生素母液. 2结果与讨论 2.1氮源对冈村枝管藻盘状体生长的影响 表2说明,在不同氮源中,冈村枝管藻盘状体直 径的增长相差很大,1,4d的生长基本相同,以硝酸 铵为氮源时,后期生长最快,其次为氯化铵,再次为 硝酸钠. 表2不同氮源对冈村枝管藻盘状体生长的影响 Tab.2EffectsofdifferentnitrogensonthegrowthofCokamuranusdisc 优先曼墨苎:O……….…0.587,0.881mmo1/L硝酸铵浓度时,盘状体生长趋 …耄毒譬氮的NHC1,Na,NO—s相,其中0.294mm…o…l/?,至妄_H . 氮:NH4, NOs .耋..,,:和0.147”m,mol/一L,R?~~V,/)l”l:IIIIIIUI/bl/i-,主蔓曼瓮3I署景 期表现为缓;在0.88m,嫠曼致的培 .矍,有利于保2浓度时??表~oR1/- k-I~-k “IZl~iT_IN 值的稳定,NOa则供应了藻类后期.工,从而使=„一”一一”一……一一 表3不同NHNO,浓度对冈村枝管藻盘状体生长的影响 Tab.3Effectsofdifferentnitrateconcentrationsonthegrowthofc.okamuranusdisc Pederson,Naldi等口]用N研究了一种海藻 (Amphibolisantarcica)的N吸收和分配,在低浓度 下N吸收仅能提供夏季迅速生长所需的7O,其余 30需从内部营养库补充.海藻可能更易适应在营 养不足状态下的持续快速生长,许多大型海藻可以储 存N,基于这一点,一些大型藻已被用于养殖系统的自 净和控制附着生物的生长口,冈村枝管藻具有较强的 吸收N源的能力,有望作为海洋环境修复的植物. 2.3磷浓度对冈村枝管藻盘状体生长的影响 表4显示,在0.007,0.013mmol/L的磷浓度 时,盘状体直径的增长基本相同;其中以0.013mmol/L 磷浓度时生长最快,0.050mmol/L次之,0.100mmol/L 较高磷浓度和0.007mmol/L较低磷浓度时,对盘状 体的生长几乎无影响. 表4磷浓度对冈村枝管藻盘状体生长的影响 Tab.4EffectsofdifferentphosphateconcentrationsonthegrowthofC.okamuranusdisc 正磷酸盐P0.一是藻类吸收的主要无机磷形式. Lundberg等[1叼研究了大型海藻(alactuca)吸收 氮磷化合物机理,发现在有磷供应的介质中,才能合 成多聚磷以备外界P不足时用于维持生长.对硅藻 和绿藻在最佳生长时磷的需求的研究表明,当磷低 于50g/L时,则处于缺磷状态,高于20mg/L时, 藻类的生长受到抑制,0.1,2mg/L为最适浓度. 藻类对主要营养盐(氮磷)的吸收是根据自身需要按 一 定的比例进行的_2. 32 本研究显示,P04.一的最适浓度位于0.5,2mg/L 之间,冈村枝管藻盘状体的直径增长较快;高浓度和 低浓度的磷对冈村枝管藻的生长无显着影响,可能 是该藻中有磷储藏库. 2.4不同浓度培养基对冈村枝管藻盘状体 生长的影响 表5可见,不同浓度培养基培养冈村枝管藻盘 状体的生长趋势各不相同,其中以1/2Provasoli培 海洋科学/2009年/第33卷/第8期 养基培养时,盘状体生长最快;其次为1/4Provasoli, 1/8Provasoli,Provasoli,2Provasoli培养基.3d 时,各组的生长都比较平稳,但Provasoli和2Provasoli 培养基时,盘状体的生长缓慢;3d以后,各组都表现 出快速的生长趋势;到7d,1/2Provasoli培养基下盘 状体直径增长快于1/8Provasoli和1/4Provasoli培 养基下盘状体的直径,并明显快于Provasoli和 2Provasoli培养基时. 表5不同浓度培养基对冈村枝管藻盘状体生长的影响 Tab.5EffectsofdifferentconcentrationmediaonthegrowthofCokamuranusdisc 在大规模工厂化微藻培养过程中,需要有一个 适宜的营养盐添加量,既能保证藻类的快速生长并 在最短的时间内达到高密度的采苗量,又要降低药 品使用量,节约成本[2;由于藻类在不同生长时期和 不同环境条件下,对营养盐有不同的吸收效率,因此根 据藻类不同的培养条件,可以选择不同的培养基Ezg3. 本研究表明,以1/2Provasoli培养基为佳;不同 浓度的培养基对冈村枝管藻的影响较大,低浓度的 营养盐只能维持短时间的生长,而高浓度的营养盐 在生长初期不利于冈村枝管藻的生长,这与高浓度 的硝酸铵的生长抑制作用有关. 2.5维生素B.:,复合维生素对冈村枝管藻 盘状体生长的影响 表6,7显示,维生素B和复合维生素对冈村枝 管藻盘状体的生长有一定的促进作用,但作用并不 明显;高质量浓度的维生素B,和复合维生素对其没 有毒性,但会抑制盘状体直径的增长. 表6维生素B:对冈村枝管藻盘状体生长的影响 Tab.6EffectsofVitaminBl2onthegrowthofc.okamuranusdisc MarineSciences/Vo1.33,No.8/200933 研究R 表7复合维生素对冈村枝管藻盘状体生长的影响 Tab.7EffecsofmultipleVitaminonthegrowthofCokamuranusdisc Uchida等口研究表明复合维生素对冈村枝管 藻原生质体的再生有一定的促进作用;维生素B和 维生素B.是一些海洋浮游藻类人工培养基的重要 添加组分而在实验室及大规模藻类培养中广泛应 用I2.本研究显示,在培养液中添加维生素B和维 生素B会对冈村枝管藻盘状体的生长有些微小的 促进作用,其促进生长作用与维生素B和维生素 B的浓度有一定的关联.因此,维生素B,维生素 B和生物素可作为冈村枝管藻人工培养基的添加 组分. 近些年由于陆源污染物对海洋的污染日趋严 重,同时随着海水养殖业的迅猛发展,对其近海生态 环境的负面影响也日益严重,综合治理已提上议事 日程I2.国内外学者普遍认为养殖大型海藻是吸 收,利用营养物质,延缓水域富营养化的有效措施之 一[1 .因此研究海藻营养代谢的基本特征及其与 环境因子之间的相互关系,对大型经济海藻的开发, 利用和海洋环境保护有十分重要的意义. 参考文献: r1_ShinmuraI,YamanakaK.Studiesonthecultivationof anediblebrownalga.CladosiphonokamuranusI.The seasonforseedingofzoosporeanditsgrowth[J].Bull JapSocScFish,1974,40(9):895—902. [2]LovellER.Surveyoflimutonga?ll(Cladosiphonsp.) intongatapu,Ha?apaiandVava?uIslandsinTonga: ObservationsongrowthinDecember1996,1997. 1,M1.Suva(Fiji):SouthPacificAquacultureDevelopment Proj(PhaseII),1997. [31王静凤,张学成.枝管藻(Cladosiphonokamuranus)多 糖对荷Ss.小鼠的作用[J].中国海洋药物,2002,6: 16—19. [4]王静凤,张学成,姜国良,等.枝管藻多糖的提取及其 抗凝血活性的初步研究[J].青岛海洋大学学报, 2003,33(1):75一79. 1,61王静凤,张学成,田树川,等.枝管藻多糖对实验性大 鼠高脂血和过氧化水平的影响[J].中国海洋药物, 2003,22(3):28—32. [6]张学成,郑兰红,刘素文,等.一种新型经济海藻—— 冈村枝管藻[J1.中国海洋大学学报,2004,34(5): 8O7—810. [71许忠能,林小涛,林继辉,等.营养盐因子对细基江蓠 繁枝变种氮,磷吸收速率的影响[J].生态学报,2002, 22(3):366374. 1,81马志珍.氮源及其浓度对三角褐指藻生长的影响[J1. 海洋湖沼通报,1983,2:45—50. [9]李雅娟,王起华.氮,磷,铁,硅营养盐对底栖硅藻生长 速率的影响[J].大连水产学院学报,1998,13(4): 7—14. 1,lO1梁英,麦康森,孙世春,等.硝酸钠浓度对三角褐指 藻(P.tricornutum)MACC/B226生长及脂肪酸组成 的影响[J].海洋科学,2002,26(5):48—51. [11]LobbanCS,HarrisonPJ.SeaweedEcologyand Physiology[M].Cambridge,England:CambridgeU- niversityPress,1996. [121张英,蔡明刚,齐安翔,等.维生素B,B在雨生红 球藻不同培养阶段的作用研究[J].2002,43(B08): 142—146. [131郑兰红,张学成,汤晓荣.温度,光照,盐度和pH对 冈村枝管藻盘状体生长发育的影响[J1.海洋与湖沼, 2006,37(增刊):3440. 1?141ProvasoliL.Mediaandprospectsofthecultivationof marinealgae[J].JapSocPlantPhysiol,1968,63—75. [152TouchetteBW,BurkholderJM.Reviewofnitrogen andphosphorusmetabolisminseagrasses[J].JExp MarBioEcol,2000,250(1-2):133-167. [16]PedersenMF,PalingEI,WalkerDI.Nitrogenup takeandallocationintheseagrassAmphibolisantarc— ticaI-J].AquaticBot,1997,56:105—117. [173NaldiM,WheelerPA.Changesinnitrogenpoolsin 34海洋科学/2O.9年/第33卷/第8期 E18] [19] [2O] [21] UlvafenestrataandGracilariapacificaundernitrate andammoniumenrichment[J].JPhycol,1999,35: 7O一77. AhnO,PetrellRJ,HaarisonP.Ammoniumandni— trateuptakebyLaminariasaccharinaandNereocystis luetkeanaoriginatingfromaSalmonseacagefarm _J].JApplPhyeol,1998,10:333—340. LundbergP,WelchRG,JansenP,eta1..PandN NMRstudiesoftheuptakeofphosphorusandnitro— gencompoundsinthemarinernacroalgaeUlvalactuca [J].PlantPhysiol,1989,89:1380—1387. RheeGY.EffectsofN:Patomicratiosandnitrate limitationonalgalgrowth,cellcomposition,andni— trateuptake[J].LimnolOceanogr,1978,23:10—25. 梁英,麦康森,孙世春,等.不同培养基对筒柱藻 Cylindrothecafusiformis生长及脂肪酸组成的影响 [J].海洋湖沼通报,2000,1:60—67. [22]ZevenboomW.Ecophysiologyofnutrientuptake,photo— synthesisandgrowth[A].PlattT,LiWKW.Photo— syntheticPicoplankton[C].Ottawa,Canada,214:Ca— nadianBulletinofFisheriesandAquaticSciences, 1986.391-422. [23]UchidaT,ArimaS.Regenerationofprotoplastsisola— tedfromthesporophyteofCladosiphonokamuranus Tokida(Chordariceae,Phaeophyta)[J].JapPhycol, (SoRUI),1992,40:26I-266. [24]陈明耀.生物饵料培养[M].北京:农业出版社, 1995.65—71. [25]NaylorRL.Nature?ssubsidiestoshrimpandfarming [J].Science,1998,282:883—884. [26]董双林,李德尚,潘克厚,等.论海水养殖的养殖容量 口].青岛海洋大学学报.1998,28(2):245—250. ffectsofnitrogen,phosphorusandvitaminonthegrowthof ladosiphonokamuranusDisc ZHENGLan-hong,ZHANGXue—cheng,ZHUQing—hua (1.CollegeofMarineLifeSciences,OceanUniversityofChina,Qingdao266003,China;2.YellowSea FisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisheryScience,Qingdao266071,China) Received:Mar.,10,2009 Keywords:Cladosiphonokamuranusdisc;nitrogen;phosphorus;vitamin;growth Abstract:ThebrownalgaCladosiphonokamuranu$Tokidawhichwasaneconomicallyimportantspecies andiscultivatedalongthecoastsofJapan?ssouthwesternislandswasstudiedinthispaper.Theeffectsofni, trogen,phosphorusandvitaminsonthegrowthofC.okamuranusdiscwereinvestigated.Measuringthedi, ameterofC.okamuranusdisceveryday,themeasurementresultswasanalyzedbySPSS13.0.Theinvesti, gationshowedthatC.okamuranuscouldgetthebettergrowthratewhenNH4NO3wasusedasanitrogen resource,theaptrangeofnitrogenresourcewasfrom0.3mmol/Lto0.6mmol/L,incaseofdifferentcon, centrationsofphosphorus,with1/2Provasolimedium.VitaminB1,VitaminB12andBiotincouldincreasethe growthratewheninereasedtosomecontent. MarineSciences/Vo1.33,No.8/2009 (本文编辑:张培新) 35 EC