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无机氮浓度及其配比 对细基江蓠繁枝变型 生长及生化组成的影响. 作者：黄鹤忠 学号： D05032 导师：梁建生教授. 1 前 言. 1.1 江蓠的生物学特征、 利用 价值和养殖概况. 生物特征：. 江蓠广泛分布在世界的热带、亚热带和温带地区，已定名的约有 100 种。我国沿海已经鉴定清楚的约 30 种。 细基江蓠繁枝变型隶属于红藻门、真红藻纲、杉藻目、江蓠科、江蓠属，具有有性生殖和无性生殖，但主要为营养繁殖。. 经济价值： 江蓠具有生产琼胶、供食用和养鲍饵料等经济利用价值，而且江蓠的营养价值很高。
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无机氮浓度及其配比对细基江蓠繁枝变型生长及生化组成的影响无机氮浓度及其配比对细基江蓠繁枝变型生长及生化组成的影响 作者：黄鹤忠 学号：D05032 导师：梁建生教授
1 前 言 1.1 江蓠的生物学特征、利用价值和养殖概况 生物特征： 江蓠广泛分布在世界的热带、亚热带和温带地区，已定名的约有100种。我国沿海已经鉴定清楚的约30种。 细基江蓠繁枝变型隶属于红藻门、真红藻纲、杉藻目、江蓠科、江蓠属，具有有性生殖和无性生殖，但主要为营养繁殖。
经济价值： 江蓠具有生产琼胶、供食用和养鲍饵料等经济利用价值，而且江蓠的营养价值很高。 研究发现江蓠是一种高膳食纤维、高蛋白、低脂肪、低热量且富含矿物质、微量元素和维生素的天然优质保健食品，可将江蓠加工成各种中老年保健食品，具有重大开发价值和市场前景。 • 环保价值： 江蓠在修复富营养化水域、防止海区赤潮等方面具有独特的应用价值。
养殖概况： 我国在20世纪50年代开始江蓠的人工栽培。目前，我国华南地区的江蓠栽培规模最大，并逐渐向我国的华东和华北等沿海地区迅速发展。 江蓠栽培方式主要采用浅海筏式、池塘单养和混养。 江蓠栽培的干品年产量已经达15 000吨以上，按国际标准以鲜重计算，则在120 000吨以上。
1.2 目前江蓠的研究现状 目前对江蓠的生长、生化组成影响的研究主要集中在光照(光强、光质、光周期)和温度对生长及生化组成以及对营养盐吸收速率方面的影响。 1.2.1 对江蓠生长、生化组成方面的研究
1.2.2 对江蓠生理方面的研究 目前有关环境因子对江蓠营养代谢生理和逆境生理相关酶活性的研究报道很少。 1.2.3 对江蓠生态方面的研究 目前主要对江蓠氮磷吸收的动力学进行了研究。
1.2.3 江蓠其它方面的研究进展 目前对江蓠用途的研究并不仅仅局限在饵料和琼胶上，一些学者还研究了它所含有的多糖、藻红蛋白、藻蓝蛋白、抗氧化活性物质等一系列成分在生物、医药方面的作用等。 近30多年来，在江蓠的资源开发、有效成分提取与利用、生物工程技术等方面的研究取得了较大进展。
1.3 研究的目的和意义 近年来，人类活动己给海洋生态系统造成了巨大的压力，近海生态环境恶化日益严重，赤潮频发。主要原因是近海水域中氮、磷的大幅度升高，近海富营养化程度严重。 通过在富营养化海域规模化栽培大型海藻作为营养缓冲器，能有效降低海域氮磷污染的风险。
细基江蓠繁枝变型是红藻门江蓠属中一种重要的产琼胶红藻，不但具有巨大的潜在经济利用价值，而且因其具有适应广(耐高温等)、生长快(繁殖方便、增殖快速、生物量大等)、营养储存库大等特点，在修复富营养化水域、防止海区赤潮等方面具有独特的应用价值。细基江蓠繁枝变型是红藻门江蓠属中一种重要的产琼胶红藻，不但具有巨大的潜在经济利用价值，而且因其具有适应广(耐高温等)、生长快(繁殖方便、增殖快速、生物量大等)、营养储存库大等特点，在修复富营养化水域、防止海区赤潮等方面具有独特的应用价值。 但国内外有关营养盐变化对江蓠生理、生长及生化组成的影响研究较少，本实验对这些指标进行了研究。
2 材料与方法 2.1 材料 • 实验用细基江蓠繁枝变型(Gracilaria tenuistipitatavar. liui)取自南通市某海水养殖池塘，选择健康藻体，用镊子仔细除去表面附着的杂藻，最后用消毒海水冲洗以后，放在室内水族箱扩大培养，海水经煮沸消毒后添加PES加富培养基。 • 培养条件为22±1℃，光照强度4 000 lx，光周期12L : 12D，盐度21(自然海水经蒸馏水稀释)，pH为8.0。在正式开始分组实验前，将江蓠在煮沸消毒后的天然海水中(不加PES)培养10天至培养液中N消耗尽后，用于正式实验用水；同时，藻体色泽逐渐变淡黄色，表明藻体呈饥饿状态。
2.2 生理生化指标与测定方法 2.2.1 生长实验的设计与测定方法 • 实验设置了6个硝态氮(NO3--N)浓度组(0、10、20、40、60、80μmol/L)，每组分别设三个平行，各组氮以外的其它营养盐成分一律采用f/2营养盐，其它实验环境条件同扩大培养条件，采用250 ml烧杯(200 ml培养液)，每个烧杯中加入相同部位的江蓠0.5g，每天更换培养液。 • 培养10天后，用滤纸吸干藻体表面的水分，称湿重；藻体于70℃恒温干燥48h测干重。
2.2.2 生化组分实验的设计与测定方法 • 江蓠的分组和培养方法同上，培养3天后按以下方法测定藻体内藻红素(PE)、叶绿素a、碳水化合物及蛋白质的含量。 • 藻红素含量测定，用纯水快速冲洗藻体，用滤纸吸干水分，取0.15g(湿重)加2 ml 0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH=6.5)，小研钵冰浴匀浆，台式离心机低温(4℃)4 000r/min离心20min，沉淀用于叶绿素a的分析，取上清液以磷酸缓冲液为空白，测565nm处的光密度。
叶绿素a含量测定，参考Moran等[3]方法，将上述沉淀物加入3m1 N，N—二甲基甲酰胺(DMF)，4℃萃取24h，4 000r/min离心10min，以DMT为空白，测625、647、664和750nm处的光密度，750nm处的光密度用于校正其它物质的吸收值。 • 碳水化合物含量采用硫酚法[4]测定。 • 可溶性蛋白质含量测定，取0.2g藻(湿重)，冰浴研磨，离心，考马斯亮蓝法测定[5]。
3 结果 3.1 不同硝态氮浓度对江蓠生长和生化组成的影响 注：同一行数据右上角不同小写字母表示有显著差异(P﹤0.05)，(n=3)。
3.2 不同铵态氮浓度对江蓠生长及生化组成的影响 注：同一行数据右上角不同小写字母表示有显著差异(P﹤0.05)，(n=3)。
3.3 不同铵/硝态氮比对江蓠生长及生化组成的影响 注：同一行数据右上角不同小写字母表示有显著差异(P﹤0.05)，(n=3)
3.4 不同磷/氮比对江蓠生长 及生化组成的影响 注：同一行数据右上角不同小写字母表示有显著差异(P﹤0.05)，(n=3) 总N20μmol/L
4 讨论 • 从本实验结果可以看出，江蓠分别在NO3—N 20μmol/L、NH4+-N 5μmol/L、NH4+-N/NO3--N 2/7 (TIN 20mol/L)的营养环境条件下，可获得最快生长速率和最大的PE、叶绿素a、可溶蛋白质含量以及最低的碳水化合物/可溶蛋白质比值。 • 水体中过高或过低的NH4+-N浓度、NO3--N浓度和NH4+-N/NO3--N均不利于江蓠生长，同时藻体内藻红素(PE)、叶绿素a和可溶蛋白质的含量相应降低，而江蓠体内碳水化合物含量和碳水化合物/可溶蛋白质随之增高。这与邱昌恩等[6]在高N条件下(4.500—30.000g/L)培养的绿球藻(Chlorococcum sp.)生长减缓甚至停滞，并且绿球藻Chla+Chlb的含量呈逐渐减少趋势的结果相似。
本实验结果显示，江蓠在单独以NH4+-N为氮源时的最大SGR为6.52%(NH4+-N 5μmol/L)，比单独以NO3--N为氮源时的最大SGR 7.68% (NO3--N 20μmol/L)低15.10%，更比混合铵硝氮源时的最大SGR 8.41% (NH4+-N /NO3--N为2/7，TN 20μmol/L)低了22.47%； • 与颜天等报道的NH4+-N(550μmol/dm3)使微小原甲藻(Prorocentrum minimum) 停止生长[7,8]的情形和张清春等[9]报道在氮饥饿条件下加入硝酸钠能显著促进微小亚历山大藻(Alexandrium tamarense)的生长，而高浓度的氯化铵对微小亚历山大藻有一定的毒性效应，表现为生长停滞的研究结果相似。
高浓度NH4+-N会抑制藻类生长的原因可能是高浓度的NH4+-N处理使植物的耗氧量增加41%，推测把NH4+-N从细胞内运出细胞时要耗费巨大的能量[11]；高浓度NH4+-N会抑制藻类生长的原因可能是高浓度的NH4+-N处理使植物的耗氧量增加41%，推测把NH4+-N从细胞内运出细胞时要耗费巨大的能量[11]； • 可以推测，水体NH4+-N含量的升高，对江蓠会形成氨逆境胁迫，产生氨害，从而影响了江蓠的正常生理活动，使生长减慢，作者在供氮种类和水平对江蓠抗氧化酶活性影响的研究中也得到了证实(另篇报道)；
本试验结果也表明，适宜比例的铵硝氮混合氮源相比单一的NO3--N或NH4+-N氮源而言，不但更有利于江蓠的生长，而且其体内藻红素和可溶蛋白质含量较高，同时碳水化合物/可溶蛋白质比值较低，暗示在适合的混合铵硝氮源条件下江蓠体内氮代谢途径有利于通过合成谷胺酰氨途径进行解毒[12]并向蛋白质方向转化。本试验结果也表明，适宜比例的铵硝氮混合氮源相比单一的NO3--N或NH4+-N氮源而言，不但更有利于江蓠的生长，而且其体内藻红素和可溶蛋白质含量较高，同时碳水化合物/可溶蛋白质比值较低，暗示在适合的混合铵硝氮源条件下江蓠体内氮代谢途径有利于通过合成谷胺酰氨途径进行解毒[12]并向蛋白质方向转化。 • 由于细基江蓠可溶蛋白质含量在一定程度上反映了其体内色素含量和酶水平[10]，因而表明，水体适宜的氮营养供应有利于海藻体内光合色素的形成和生理活性酶等蛋白质的含量的提高。
本实验结果显示，尽管江蓠对NH4+-N的吸收速率要比NO3--N大，并存在优先吸收NH4+-N的现象[13]，但是单一的NH4+-N或高比例的NH4+-N/NO3--N反而比单一NO3--N供应更不利于江蓠的光合色素积累和生长，这可能是由于NO3--N是海洋溶解态无机氮(DIN)中最主要的组成成分，存在的量通常远高于NH4+-N及NO2--N。本实验结果显示，尽管江蓠对NH4+-N的吸收速率要比NO3--N大，并存在优先吸收NH4+-N的现象[13]，但是单一的NH4+-N或高比例的NH4+-N/NO3--N反而比单一NO3--N供应更不利于江蓠的光合色素积累和生长，这可能是由于NO3--N是海洋溶解态无机氮(DIN)中最主要的组成成分，存在的量通常远高于NH4+-N及NO2--N。 • 大量研究表明，硝酸盐是许多海区藻类生长的主要原料，藻类可利用周围环境中的硝酸盐作为氮源，经过一系列酶的还原作用，将硝酸盐一步步转化成为氨氮后，作为合成有机物质的原料[14]。
本实验结果也证明，尽管许多大型海藻对环境中营养盐的变动产生了很好的适应性，它们在外界营养盐丰富的情况下对其吸收的最大速率远远大于维持最大生长速率所需要的氮，从而积累了丰富的体内营养库以备环境中营养盐不足时用于生长的需求[13]，而非立即全部用于体内的代谢和生长。本实验结果也证明，尽管许多大型海藻对环境中营养盐的变动产生了很好的适应性，它们在外界营养盐丰富的情况下对其吸收的最大速率远远大于维持最大生长速率所需要的氮，从而积累了丰富的体内营养库以备环境中营养盐不足时用于生长的需求[13]，而非立即全部用于体内的代谢和生长。
