3種氮源加富對(duì)半葉馬尾藻幼苗生長(zhǎng)和生化組成的影響*

韓婷婷 齊占會(huì) 黃洪輝 梁慶洋

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3種氮源加富對(duì)半葉馬尾藻幼苗生長(zhǎng)和生化組成的影響*

韓婷婷 齊占會(huì) 黃洪輝①梁慶洋

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南海漁業(yè)資源開(kāi)發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所 廣州 510300)

為了探討硝氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)和尿素氮(Urea) 3種氮(N)源對(duì)半葉馬尾藻()幼苗生理特性的影響，在實(shí)驗(yàn)室條件下，把幼苗分別置于不同N源濃度中培養(yǎng)24 d，而后測(cè)定藻體的生長(zhǎng)和生化組成含量。結(jié)果顯示，不同N源和N濃度對(duì)幼苗的生長(zhǎng)和部分生化組成有顯著影響。3種N源加富均能促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)和組織N的增加，相對(duì)生長(zhǎng)速率隨著N濃度的升高而增加，在濃度為25~150 μmol/L組中，幼苗的組織N增加量接近或超過(guò)每天以最大速率生長(zhǎng)的N需求(0.032 %/d)；在濃度為50 μmol/L時(shí)，相對(duì)生長(zhǎng)速率達(dá)到最大值，Urea組的最大相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著低于NO3--N和NH4+-N組；在濃度為10、25 μmol/L時(shí)，NH4+-N組幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)率顯著高于相同濃度下的NO3--N組，而在濃度為50~150 μmol/L時(shí)則相反。除了最高濃度組(150 μmol/L)，隨著N濃度的升高，幼苗光合色素、可溶性蛋白和組織N含量逐漸增加，而可溶性糖含量逐漸降低；在相同N濃度下，NO3--N加富幼苗的可溶性糖、葉綠素和葉綠素含量最高，NH4+-N加富時(shí)，可溶性蛋白和組織N含量最高，而Urea加富下墨角藻黃素含量最高。當(dāng)NH4+-N濃度增加至 150 μmol/L時(shí)，幼苗的生長(zhǎng)和可溶性蛋白含量下降幅度最大。研究表明，將培養(yǎng)水體中NO3--N加富至50~150 μmol/L或NH4+-N加富至25~100 μmol/L時(shí)，可有效促進(jìn)半葉馬尾藻幼苗的生長(zhǎng)、光合作用和物質(zhì)積累，為室內(nèi)幼苗順利度夏培育提供保障。

半葉馬尾藻；N源；加富；生長(zhǎng)；生化組成

近年來(lái)，隨著環(huán)境污染以及人地關(guān)系緊張等現(xiàn)象的不斷出現(xiàn)，近海巖礁岸線的生態(tài)環(huán)境遭到極大的破壞，導(dǎo)致巖相潮間帶馬尾藻(sp.)資源嚴(yán)重衰竭(Yu, 2012)，這將直接影響馬尾藻場(chǎng)在生境營(yíng)造、資源養(yǎng)護(hù)、餌場(chǎng)形成、水質(zhì)凈化和碳匯功能等方面的重要作用。為了防止潮間帶‘荒漠化’，恢復(fù)海區(qū)生物多樣性和海洋生態(tài)服務(wù)功能，人工重建馬尾藻場(chǎng)已成為國(guó)家和社會(huì)共同關(guān)注的問(wèn)題。目前，人工育苗增移殖是重建馬尾藻場(chǎng)的真正有效方式(Yu, 2012; Xie, 2013; Yoon, 2014)，而馬尾藻幼苗移殖海區(qū)的時(shí)間選擇至關(guān)重要。以廣東大亞灣為例，馬尾藻的成熟繁殖季節(jié)在4、5月，當(dāng)人工繁育的馬尾藻幼苗移至潮間帶培育時(shí)，6~10月的高溫季節(jié)不利于幼苗的存活和生長(zhǎng)，再加上無(wú)脊椎動(dòng)物附著和雜藻叢生，致使幼苗脫落死亡嚴(yán)重，限制了其規(guī)?；鲳B(yǎng)殖。而室內(nèi)溫度相對(duì)較低，培育條件易于控制，將馬尾藻幼苗的室內(nèi)培育期延長(zhǎng)至11月后再移殖海區(qū)，可避免夏季海區(qū)高溫、敵害生物等不利環(huán)境。因此，馬尾藻幼苗在室內(nèi)能否順利度夏將直接關(guān)系著馬尾藻場(chǎng)重建成敗的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

海藻生長(zhǎng)需要大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量進(jìn)行組織構(gòu)建，尤其是氮(N)營(yíng)養(yǎng)鹽。N是藻細(xì)胞蛋白質(zhì)、磷脂和葉綠素等的基本元素，也是藻體組織和器官的重要組分，N缺乏可嚴(yán)重抑制藻細(xì)胞的正常生長(zhǎng)(Dawes, 1990)。許多學(xué)者對(duì)馬尾藻吸收水體營(yíng)養(yǎng)鹽、修復(fù)海區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化已展開(kāi)了研究(Alquezar, 2013; Hwang, 2004; 姜宏波等, 2007; 徐智廣等, 2013)，而關(guān)于N營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)馬尾藻幼苗培育階段生理特性的影響研究較少。

本研究以半葉馬尾藻()為研究對(duì)象，其隸屬于褐藻門(mén)(Phaeophyta)，馬尾藻科(Sargassaceae)，馬尾藻屬()，是中國(guó)東海和南海沿岸常見(jiàn)種和優(yōu)勢(shì)種。同時(shí)，該藻藻體較大，生長(zhǎng)較快，是進(jìn)行人工海藻場(chǎng)重建的優(yōu)良物種。為此，通過(guò)室內(nèi)模擬不同N營(yíng)養(yǎng)條件研究半葉馬尾藻幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率、藻體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、光合色素及組織N含量等生理生化指標(biāo)的變化，探索適合半葉馬尾藻幼苗生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，以期為開(kāi)展馬尾藻場(chǎng)重建工作提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

2014年4月，從廣東深圳市南澳鎮(zhèn)楊梅坑海域采集具有受精卵掛托的半葉馬尾藻，并迅速運(yùn)至中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所深圳試驗(yàn)基地育苗車間。選擇健康完整的種藻，除去藻體表面附著物，經(jīng)消毒海水沖洗后放入水槽(60 cm′50 cm′40 cm)中充氣、培養(yǎng)，翻動(dòng)種藻使受精卵脫落，采用孔徑為200目的篩絹過(guò)濾收集受精卵，播種于底部鋪有水泥磚塊的水體中。水體保持靜止24 h，以便受精卵附著在磚塊表面。育苗用海水為經(jīng)暗處理7 d的砂濾海水，每7 d更換1次。培養(yǎng)120 d后，采集附著基上健康完整的幼苗，平均株高為2.0 cm左右，在經(jīng)高壓滅菌的N限制海水[預(yù)先用石莼()吸收4 d，N濃度<1 μmol/L，其余營(yíng)養(yǎng)組分參照f(shuō)/2培養(yǎng)液添加]中培養(yǎng)14 d后用于實(shí)驗(yàn)。暫養(yǎng)條件：溫度為23℃，光強(qiáng)為80 μmol photons/(m2·s)，光照周期L∶D=12 h∶12 h，充氣泵24 h充空氣。

1.2 不同氮營(yíng)養(yǎng)條件的設(shè)置

實(shí)驗(yàn)材料在裝有1 L高壓滅菌N限制海水的球形培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，24 h充氣，可在培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)形成水流使藻體轉(zhuǎn)動(dòng)。培養(yǎng)過(guò)程中，硝氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)和尿素氮(Urea)分別作為唯一N源，設(shè)置5個(gè)N濃度梯度，分別為10、25、50、100、150 μmol/L，N限制海水(N濃度<1 μmol/L)為對(duì)照組，各設(shè)3個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)在GXZ智能型光照培養(yǎng)箱(寧波江南制造廠)中進(jìn)行，藻體培養(yǎng)密度為2 g/L，培養(yǎng)條件與暫養(yǎng)期間一致，每2 d更換1次培養(yǎng)液，共培養(yǎng)24 d。

1.3 相對(duì)生長(zhǎng)速率的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)后，用濾紙吸干藻體表面的多余水分，稱量藻體鮮重, 計(jì)算相對(duì)生長(zhǎng)速率()，利用公式求得:

(%/d) = 100×ln(W/W)/

式中，W為實(shí)驗(yàn)初始藻體鮮重(g)，W為實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)藻體鮮重(g)，為實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)時(shí)間(d)。

1.4 光合色素含量的測(cè)定

參照Seely等(1972)的方法，取1.0 g藻體，用去離子水快速?zèng)_洗藻體，吸干表面多余水分并剪碎，加入4 ml的二甲基亞砜(DMSO)第1次萃取，提取5 min后，收集黃褐色的提取液(X1)；接著對(duì)藻體進(jìn)行第2次萃取，加入4 ml的丙酮反應(yīng)5 min后，收集深綠色的提取液(X2)；取3 ml丙酮提取液，加入1 ml的正己烷和0.75 ml蒸餾水，萃取分離，正己烷相(X2A)用0.5 ml的100%甲醇和0.13 ml蒸餾水連續(xù)提取2次，并收集水性丙酮-甲醇相(X2B)；DMSO相(X1)，DMSO∶蒸餾水按照4∶1比例稀釋，測(cè)定其在波長(zhǎng)為665、631、582、480 nm處的吸光值，正己烷相(X2A)，正己烷∶丙酮按照1∶10比例稀釋，測(cè)定其在波長(zhǎng)為480、661 nm處的吸光值，水性丙酮-甲醇相(X2B)，丙酮∶甲醇∶蒸餾水按照3∶1∶1比例稀釋，測(cè)定其在波長(zhǎng)為664、631、581、479 nm處的吸光值，根據(jù)以下公式計(jì)算葉綠素(Chl-)、葉綠素(Chl-)和墨角藻黃素(x)含量：

Chl-(mg/g)=(665/72.8)′1/(/)+4/3′

(661/83.3)′2/(/)+4/3′(664/73.6)′3/(/)，

Chl-(mg/g)=(631+582-0.297665)/61.8′1/(/)+

4/3′(631+581-0.300664)/62.2′3/(/)，

x(mg/g)=[480-0.722(631+582-0.297665)-

0.049665]/130/(/)+4/3′[470-1.239(631+

581-0.300664)-0.0275664]]/141′3/(/)

式中，為吸光值，1為提取液1的體積(4 ml+ 1 ml=5 ml)，2為提取液X2A的體積(1 ml+10 ml= 11 ml)，3為提取液X2B的體積(3 ml+1 ml+1 ml= 5 ml)，為比色皿的光徑(1 cm)，為藻體鮮重(g)。

1.5 可溶性蛋白(SP)含量測(cè)定

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染料結(jié)合法測(cè)定(Kochert, 1978)。取0.2 g藻體用0.1 mol/L的磷酸緩沖液(pH = 6.8)研磨，定容，離心，取0.5 ml上清液，加5 ml考馬斯亮藍(lán)G-250，混勻后595 nm測(cè)定其吸光度。其計(jì)算公式為：

SP(mg/g)=×V/(V××1000)

式中，為查得的牛血清標(biāo)準(zhǔn)曲線值(μg)；V為提取液總體積(ml)，為樣品鮮重(g)，V為測(cè)定時(shí)的加樣量(ml)。

1.6 可溶性糖(SS)含量測(cè)定

可溶性糖含量采用苯酚-硫酸法測(cè)定(Kochert, 1978)。稱取0.2 g的藻體，蒸餾水研磨后定容至25 ml，70℃水浴提取30 min。待提取液冷卻后過(guò)濾，取2 ml待測(cè)液加入6%苯酚試劑1 ml和濃硫酸5 ml，冷卻后485 nm波長(zhǎng)測(cè)定吸光度，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算可溶性糖含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)繪制。其計(jì)算公式為：

SS(mg/g)=×/(×l)

式中，為葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線中查得的值(mg)，為樣品提取液體積(ml)，V為顯色時(shí)取樣品液量(ml)，為樣品濕重(g)。

1.7 組織氮含量的測(cè)定

參照Abreu等(2011)的方法，將剩余的藻體于 60℃下烘干48 h后，稱量其干重，烘干的樣品用研磨器磨成粉末狀，過(guò)80目的樣品篩后，利用VARIO EL Ⅲ元素分析儀測(cè)量組織N含量(%)。

1.8 數(shù)據(jù)處理與分析

相對(duì)生長(zhǎng)速率與組織N含量的關(guān)系可由Droop (1983)方程擬合，得出公式：

=max(1-Q/)

req=max×C

式中，max(%/d)為最大相對(duì)生長(zhǎng)率，Q(%)為藻類維持生存的最低組織N含量，(%)為藻類實(shí)際組織N含量，C(%)為藻類維持最大生長(zhǎng)速率所必需N的臨界值，req(%/d)為維持藻類以最大速率生長(zhǎng)的N需求(Pedersen, 1997)。

采用SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有測(cè)定結(jié)果均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)(≥3)，采用雙因子方差分析(Two-way ANOVA)和單因子方差分析(One-way ANOVA)檢驗(yàn)差異的顯著水平，設(shè)顯著水平為<0.05。

2 結(jié)果

2.1 生長(zhǎng)

雙因子方差分析表明，半葉馬尾藻幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率受培養(yǎng)水體中N源、N濃度以及二者的交互作用影響顯著(<0.05)。在3種N源加富培養(yǎng)下，幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率均隨著N濃度的增加呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，在濃度為50 μmol/L時(shí)達(dá)到最大值，Urea組的最大相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著低于NO3--N和NH4+-N組(<0.05)。在濃度為10、25 μmol/L時(shí)，NH4+-N組幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)率顯著高于相同濃度下的NO3--N組(<0.05)，而在濃度為50~150 μmol/L時(shí)則相反。在濃度為150 μmol/L時(shí)，NH4+-N組中幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率降低至對(duì)照組水平(圖1)。

圖1 不同氮條件下半葉馬尾藻幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率

注：不同的小寫(xiě)字母表示在<0.05水平具有顯著性差異，下同

Note: Lowercase letters indicate significant differences at<0.05 among the treatments, the same as below

2.2 光合色素含量

雙因子方差分析表明，半葉馬尾藻幼苗的3種光合色素含量均受培養(yǎng)水體中N源和N濃度的影響顯著(<0.05)，而N源和N濃度無(wú)顯著交互作用(>0.05)。在相同N源下，藻體各光合色素基本上隨著N濃度的升高而增大，并逐漸趨于穩(wěn)定，在濃度為100、 150 μmol/L組之間無(wú)顯著差異(>0.05)。在10~ 50 μmol/L內(nèi)，相同濃度下3種N源間的光合色素?zé)o顯著差異(>0.05)，而在濃度為100、150 μmol/L時(shí)，NO3--N和NH4+-N組的幼苗Chl-含量顯著高于Urea組(<0.05)，而對(duì)于x含量來(lái)說(shuō)，則是Urea加富組顯著高于NH4+-N和NO3--N加富組(<0.05)(圖2)。

圖2 不同氮條件下半葉馬尾藻幼苗的光合色素含量

2.3 可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)含量

雙因子方差分析表明，半葉馬尾藻幼苗SP含量?jī)H受培養(yǎng)水體中N濃度影響顯著(<0.05)，而SS含量不受N源、N濃度和二者交互作用的顯著影響 (>0.05)。在相同N源下，隨著N濃度的升高，SP含量逐漸增大，在濃度為100 μmol/L組中達(dá)到最大值，而當(dāng)NH4+-N濃度增至150 μmol/L時(shí)，SP含量顯著下降(<0.05)(圖3A)。對(duì)于加富組的SS來(lái)說(shuō)，隨著N濃度的升高，SS含量逐漸降低，除了濃度為10、25 μmol/L NO3--N組高于對(duì)照組外，其余均低于對(duì)照組，但與對(duì)照組間無(wú)顯著差異(>0.05)(圖3B)。

圖3 不同氮條件下半葉馬尾藻幼苗的可溶性蛋白和可溶性糖含量

2.4 組織氮含量

雙因子方差分析表明，半葉馬尾藻幼苗的組織N含量受培養(yǎng)水體中N源、N濃度和二者交互作用影響顯著(<0.05)。在相同N源條件下，組織N含量隨著N濃度的升高顯著增加(<0.05)，在濃度為150 μmol/L時(shí)，達(dá)到最大值。在濃度為10、25 μmol/L時(shí)，N源種類對(duì)組織N含量的影響不顯著(>0.05)，而在濃度為50~150 μmol/L范圍內(nèi)，Urea組的組織N含量顯著低于NO3--N和NH4+-N組(<0.05)，除了150 μmol/L NH4+-N中的組織N含量顯著高于NO3--N組外 (<0.05)，NH4+-N和NO3--N加富組間的組織N含量無(wú)顯著差異(>0.05)(圖4)。

圖4 不同氮條件下半葉馬尾藻幼苗的組織氮含量

從藻體相對(duì)生長(zhǎng)率與組織N含量的關(guān)系中可以看出(圖5)，除了濃度為150 μmol/L NH4+-N組，半葉馬尾藻幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率總體上隨組織N含量的增加逐漸增大并趨于穩(wěn)定。利用非線性回歸得到，半葉馬尾藻幼苗的最大生長(zhǎng)速率為4.85 %/d，Q為0.22%，C為0.67%，req為0.032%/d。同時(shí)，從圖6可以看出，除了對(duì)照組的組織N含量小于0.67%外，加富組的組織N含量均高于N的臨界值，但僅在濃度為25~150 μmol/L NO3--N和NH4+-N組以及濃度為50~150 μmol/L Urea組中，幼苗每天增長(zhǎng)的N含量接近或高于0.032%。

圖5 半葉馬尾藻幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率與組織氮含量的關(guān)系

3 討論

N是維持植物正常生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，適宜的N加富可使海藻吸收利用N營(yíng)養(yǎng)鹽的底物濃度升高，在一定范圍內(nèi)促進(jìn)其快速生長(zhǎng)，而過(guò)低或者過(guò)高的N濃度則會(huì)限制海藻的生長(zhǎng)(黃中堅(jiān)等，2014； 徐智廣等，2016)。大量研究表明，大型海藻的組織N含量與水體N濃度呈正相關(guān)(Hwang, 2004; Gómez,1998)，這與本研究結(jié)果正好吻合，半葉馬尾藻幼苗的組織N含量隨著N濃度的升高而增加。本研究結(jié)果表明，加富組的組織N含量高于N的臨界值，說(shuō)明加富組的N營(yíng)養(yǎng)水平可保證半葉馬尾藻幼苗的正常生長(zhǎng)，但僅在濃度為25~150 μmol/L NO3--N(或NH4+-N)和濃度為50~150 μmol/L Urea組中的組織N含量滿足幼苗最大速率生長(zhǎng)的N需求(0.032%/d)，當(dāng)海藻吸收的N營(yíng)養(yǎng)鹽超過(guò)了N需求，N只會(huì)儲(chǔ)存在體內(nèi)，不會(huì)繼續(xù)促進(jìn)藻體的增長(zhǎng)，甚至?xí)鸬揭种谱饔?Hanisak, 1990)。因此，3種N源加富均能提高半葉馬尾藻幼苗的生長(zhǎng)，在N濃度為50 μmol/L時(shí)，獲得最大生長(zhǎng)速率。

圖6 不同氮條件下半葉馬尾藻幼苗組織氮的增加量

海藻對(duì)不同形態(tài)N源吸收和同化的能量學(xué)可影響藻體對(duì)代謝產(chǎn)物的積累與調(diào)節(jié)分配(Hurd, 2014)。在藻體吸收不同N營(yíng)養(yǎng)鹽后，NH4+-N可以直接與氨基酸結(jié)合，有機(jī)N源Urea可以不經(jīng)過(guò)消耗能量的過(guò)程而直接釋放出NH4+-N進(jìn)入同化過(guò)程，而NO3--N必須通過(guò)能量消耗還原成NH4+-N后才能進(jìn)行同化(Tamminen, 1996)，因而，NO3--N吸收在能量利用方面是最不經(jīng)濟(jì)的。在濃度為10、25 μmol/L時(shí)，NO3--N組幼苗生長(zhǎng)速率最低，而在濃度為50~ 150 μmol/L時(shí)，NO3--N組的生長(zhǎng)速率顯著高于同濃度的NH4+-N和Urea組。這與海藻對(duì)NO3--N具有更強(qiáng)的儲(chǔ)存能力有關(guān)，海藻細(xì)胞能夠?qū)⑽蘸笪幢贿€原利用的NO3--N全部?jī)?chǔ)存在液泡中，可使胞內(nèi)外NO3--N濃度比高達(dá)1000∶1(Gordillo, 2002)，從而保證了海藻在光合作用時(shí)所需的大量N源(徐智廣等, 2016)。因此，高濃度的NO3--N比NH4+-N和Urea更有利于海藻的營(yíng)養(yǎng)代謝和能量合成，對(duì)海藻生長(zhǎng)具有更顯著的促進(jìn)作用。

藻類的生長(zhǎng)是在光合作用合成物質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，藻體內(nèi)各光合色素的含量隨著外界環(huán)境因子的變化而變化，當(dāng)它們滿足藻體光合作用的需求時(shí)，將會(huì)促進(jìn)藻體的生長(zhǎng)(陳偉洲等, 2014)。Chl-是海藻最重要的光合色素，x是一種特殊的類胡蘿卜素，Chl-是光系統(tǒng)Ⅱ的輔助色素。海水中主要是藍(lán)光和綠光，x能吸收光譜中綠色部分(500~560 nm)的光, 在 550 nm處有80%的光被x所吸收，吸收的光能可以直接或通過(guò)Chl-高效傳至Chl-，而葉綠素對(duì)這種光的吸收很少(張栩等, 2004)。本研究中，NH4+-N加富可以促進(jìn)藻體內(nèi)光合色素增加直至相對(duì)穩(wěn)定，但這與NH4+-N加富對(duì)半葉馬尾藻幼苗生長(zhǎng)先促進(jìn)后抑制的影響趨勢(shì)不同，原因可能是當(dāng)過(guò)量的NH4+-N積累在藻體中時(shí)，藻體可通過(guò)補(bǔ)償性合成體內(nèi)光合色素水平來(lái)提高對(duì)光能的有效利用率(蘆薇薇等, 2016)，促進(jìn)NH4+-N同化過(guò)程，降低NH4+對(duì)藻體的脅迫傷害，但是，由于補(bǔ)償性的能量消耗高于能量積累，不足以維持藻類的快速生長(zhǎng)。同時(shí)，在高N濃度下，NO3--N和NH4+-N組幼苗的Chl-含量顯著高于Urea組，而Urea組幼苗的x含量顯著高于NO3--N和NH4+-N組。Urea在海水總氮中所占的百分含量不高，海藻從自然海水中主要吸收NO3--N和NH4+-N形式營(yíng)養(yǎng)鹽(徐智廣等, 2016)。從環(huán)境適應(yīng)性上分析，由于底物濃度低，海藻在單位面積內(nèi)接觸Urea機(jī)會(huì)少，大型海藻對(duì)Urea的有效吸收利用能力低于NO3--N和NH4+-N(Phillips, 2004)，導(dǎo)致Urea組幼苗的組織N含量顯著低于NO3--N和NH4+-N組。由于Chl-是富含氮素的化合物，是藻類的主要光合作用中心，在N缺乏的情況下，葉綠素合成減少，細(xì)胞內(nèi)多余的C、H轉(zhuǎn)向合成非N色素，導(dǎo)致x含量升高(汪亞俊等, 2014)。

N加富可在一定程度上增強(qiáng)以N為底物的N代謝作用，促進(jìn)可溶性蛋白的大量合成，從而提高其在藻體內(nèi)的含量，為藻體儲(chǔ)存多余的N源(Martínez, 2008)。而最高NH4+-N濃度(150 μmol/L)使可溶性蛋白含量大幅度下降，其原因可能是過(guò)量的NH4+-N會(huì)破壞藻體中的pH平衡，阻礙H+的傳送，進(jìn)而影響海藻的光學(xué)反應(yīng)，造成NH4+-N在藻體中累積，葉綠體中的NH4+轉(zhuǎn)化為NH3進(jìn)入線粒體等組織，使葉綠體中N含量減少，藻體對(duì)NH4+-N同化代謝能力降低(秦梅，2014)，可溶性蛋白的合成隨之減少?？扇苄蕴呛康淖兓c光合產(chǎn)物合成速率及光合產(chǎn)物消耗速率有關(guān)。N濃度的升高可增加藻體的N同化作用，加快利用碳骨架合成一些含N化合物，導(dǎo)致可溶性糖含量逐漸降低(黃曉航等, 1989)。同時(shí)，NO3--N加富組幼苗的可溶性糖含量高于NH4+-N和Urea加富組，這除了與NO3-具有在細(xì)胞內(nèi)較強(qiáng)的儲(chǔ)存能力有關(guān)外(Gordillo, 2002)，NO3--N還能夠激活細(xì)胞內(nèi)的氧化磷酸化過(guò)程，合成更多的ATP，增強(qiáng)卡爾文循環(huán)，促進(jìn)可溶性糖的積累(Huppe, 1992; 徐智廣等, 2016)。

綜上所述，在半葉馬尾藻幼苗室內(nèi)培育階段通過(guò)向水體中提供氮營(yíng)養(yǎng)鹽，使NO3--N加富至50~ 150 μmol/L或NH4+-N加富至25~100 μmol/L，可有效提高半葉馬尾藻幼苗對(duì)N營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收利用能力，實(shí)現(xiàn)其最大生長(zhǎng)速率，為馬尾藻幼苗室內(nèi)成功度夏培育提供了保障。

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(編輯 陳嚴(yán))

Effects of Enrichment with Three Nitrogen Sources on Growth and Biochemical Composition ofSeedlings

HAN Tingting, QI Zhanhui, HUANG Honghui①, LIANG Qingyang

(Guangdong Provincial Key Laboratory of Fishery Ecology and Environment, Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Development and Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou 510300)

To investigate the effect of nitrogen sources (NO3--N, NH4+-N, and Urea) on the physiological characteristics ofseedlings, the seedlings were cultured for 24 days in different concentrations of each nitrogen (N) source, and the growth rate and biochemical composition were determined. The results showed that the N source and N concentration had significant effects on the growth rate and biochemical composition of the seedlings. With increasing N concentrations, the relative growth rates and tissue N contents of the seedlings increased, and when tissue N contents approached or reached N requirement (0.032%/d) for the maximum growth rate in 25~150 μmol/L, the relative growth rates reached the maximum at 50 μmol/L. The maximum relative growth rate under Urea enrichment was significantly lower than that under NO3--N and NH4+-N enrichments. The relative growth rate of the seedlings in 10 and 25 μmol/L NH4+-N was significantly higher than that in the same concentration of NO3--N, but the relative growth rate in 50~150 μmol/L showed an opposite change. Except for the highest N concentration (150 μmol/L), the photosynthetic pigments, soluble protein, and tissue nitrogen contents gradually increased, while the soluble sugar content gradually reduced as N concentration increased. At the same N concentration, the contents of soluble sugars, chlorophyll,and chlorophyllof seedlings were the highest under NO3--N enrichment, the contents of the soluble protein content and tissue N content were the highest under NH4+-N, and the fucoxanthin content was the highest in Urea-enriched culture medium. When the NH4+-N concentration reached 150 μmol/L, a significant decrease in growth and soluble protein content was observed, indicating the presence of a stressful condition. In conclusion, culture medium enriched in NO3--N (50~150 μmol/L) or NH4+-N (25~100 μmol/L) promoted the growth, photosynthesis, and dry-matter accumulation ofseedlings, suggesting that the seedlings may be successfully cultured indoors during summer.

; Nitrogen source; Enrichment; Growth; Biochemical composition

HUANG Honghui, E-mail: huanghh@scsfri.ac.cn

10.19663/j.issn2095-9869.20170430001

S968

A

2095-9869(2018)04-0159-08

* 廣東省自然科學(xué)基金(2014A030310331)和國(guó)家自然科學(xué)基金(31602183)共同資助[This work was supported by Guangdong Natural Science Foundation (2014A030310331), and National Natural Science Foundation of China (31602183)]. 韓婷婷，E-mail: hantingting99@sina.com.

黃洪輝，研究員，E-mail: huanghh@scsfri.ac.cn

2017-04-30,

2017-05-30

韓婷婷, 齊占會(huì), 黃洪輝, 梁慶洋. 3種氮源加富對(duì)半葉馬尾藻幼苗生長(zhǎng)和生化組成的影響. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2018, 39(4): 159–166

Han TT, Qi ZH, Huang HH, Liang QY. Effects of enrichment with three nitrogen sources on growth and biochemical composition ofseedlings. Progress in Fishery Sciences, 2018, 39(4): 159–166