光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗生長(zhǎng)和光合生理的影響*

王津果，陳澤宇，倪嘉璇，何昊林，周 偉

(江蘇海洋大學(xué) a.江蘇省海洋生物資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; b.江蘇省海洋生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心; c.江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; d.自然資源部濱海鹽沼濕地生態(tài)與資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 連云港 222005)

0 引言

20世紀(jì)70年代，在工業(yè)化國(guó)家的近岸海域中發(fā)現(xiàn)某些大型綠藻開(kāi)始暴發(fā)性增殖或高度聚集，這種現(xiàn)象被稱為綠潮[1]。自2008年始，我國(guó)黃海大規(guī)模綠潮持續(xù)發(fā)生，至今已有15年之久，成為困擾沿海民生的重大生態(tài)災(zāi)難，嚴(yán)重威脅沿海旅游業(yè)、漁業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，給沿岸省、市帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。綠潮漂浮規(guī)模大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、暴發(fā)頻率高、危害程度深，已引起世界的廣泛關(guān)注[2]。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，黃海綠潮的優(yōu)勢(shì)種為滸苔(Ulvaprolifera)。作為一種機(jī)會(huì)主義海藻，其形成是自身生物學(xué)特點(diǎn)、海水富營(yíng)養(yǎng)化和環(huán)境條件適宜等綜合作用的結(jié)果[3]。自身生物學(xué)特點(diǎn)如適應(yīng)能力強(qiáng)、繁殖速度快等是綠潮形成的首要關(guān)鍵因素。滸苔通常具有營(yíng)養(yǎng)繁殖、無(wú)性生殖和有性生殖3種繁殖方式，生活史中的任一形態(tài)均可以單獨(dú)發(fā)育為成熟藻體[4-5]。其中只進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖的二倍體細(xì)胞團(tuán)、脫落下來(lái)的組織塊、單細(xì)胞等碎片即微觀繁殖體，具有抗逆性強(qiáng)、增殖快速等特點(diǎn)，在越冬和度夏等惡劣環(huán)境下作為綠潮的“種子庫(kù)”，待到環(huán)境條件適宜時(shí)重新生長(zhǎng)發(fā)育，可見(jiàn)其在綠潮早期暴發(fā)過(guò)程中發(fā)揮著不容小覷的作用[6]。目前關(guān)于滸苔微觀繁殖體的研究主要集中在其時(shí)空分布特征等方面[7-9]，而關(guān)于非生物因素如光照強(qiáng)度、鹽度等對(duì)滸苔微觀繁殖體影響的研究少有報(bào)道。

光照是藻類進(jìn)行光合作用的主要能量來(lái)源，藻類生長(zhǎng)的快慢和光合作用的強(qiáng)弱在一定程度上取決于光照強(qiáng)度的高低[10]。光照強(qiáng)度適度增加有利于提高藻體的生長(zhǎng)速率、光合速率和量子產(chǎn)量、光化學(xué)效率、電子傳遞速率等葉綠素?zé)晒鈪?shù)，在滸苔成體[10-11]、孔石莼(U.pertusa)[12]、針葉蕨藻(Caulerpasertularioides)[13]等大型海藻中均有報(bào)道。另有研究表明，光照強(qiáng)度的高低會(huì)影響藻類光合色素的合成。相較于高光強(qiáng)，低光強(qiáng)處理可促進(jìn)滸苔成體[14]、細(xì)基江蘺(Gracilariatenuistipitata)[15]、龍須菜(Gracilarialemaneiformis)[16]、緣管滸苔(U.linza)[17]的光合色素合成。海水鹽度易受到潮汐、蒸發(fā)和降雨的影響，近海岸生態(tài)系統(tǒng)中的大型海藻會(huì)受到鹽度脅迫強(qiáng)烈且持續(xù)的影響[18]。前人研究表明，鹽度的適當(dāng)增加可促進(jìn)滸苔成體[19]、孔石莼[20]、裂片石莼(U.fasciata)幼苗[21]的生長(zhǎng)速率、光合速率；大型海藻如緣管滸苔[22]、繩江蘺(G.chorda)、真江蘺(G.vermiculophylla)[23]、針葉蕨藻(C.sertularioides)[13]的生長(zhǎng)速率、光合速率和量子產(chǎn)量、電子傳遞速率等葉綠素?zé)晒鈪?shù)隨著鹽度的降低而下降。此外，鹽度變化會(huì)影響藻類光合色素的合成。He等[14]的研究表明高鹽(40)處理可促進(jìn)滸苔成體的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的合成；鹽度的適當(dāng)降低(20)可促進(jìn)孔石莼的生長(zhǎng)速率、氮吸收速率、磷吸收速率和葉綠素a含量的提升，鹽度過(guò)低或過(guò)高均會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)鹽吸收速率產(chǎn)生一定的抑制作用[23]。

目前已有大量關(guān)于滸苔成體響應(yīng)光照強(qiáng)度和鹽度等非生物因素的研究[10-11,14,19,24]，但關(guān)于二者對(duì)綠潮早期暴發(fā)種子庫(kù)的滸苔微觀繁殖體幼苗耦合影響的研究少見(jiàn)報(bào)道。另外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)黃海沿岸海水養(yǎng)殖池塘和育苗廠進(jìn)/排水渠中常有滸苔漂浮其中，進(jìn)/排水渠易受到生活污物排放和降雨的影響，導(dǎo)致光照強(qiáng)度、鹽度等環(huán)境因子發(fā)生較大變化。鑒于此，本研究以滸苔微觀繁殖體幼苗為材料，在室外自然光照條件下，探究光照強(qiáng)度、鹽度變化對(duì)滸苔幼苗生長(zhǎng)和光合生理的影響，以期進(jìn)一步揭示滸苔綠潮早期暴發(fā)的原因，為其預(yù)警防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及培養(yǎng)條件

滸苔水樣于2022年4月2日采自江蘇省鹽城市射陽(yáng)縣興皇長(zhǎng)江蟹苗場(chǎng)進(jìn)/排水渠(33°86′N，120°47′E)。利用孔徑為200 μm的篩絹過(guò)濾掉其中的大型浮游植物和藻絲體，低溫避光保存帶回實(shí)驗(yàn)室。向過(guò)濾后的水樣中加入Provasoli培養(yǎng)液[25]和GeO2以抑制硅藻生長(zhǎng)，置于溫度20 ℃、光照強(qiáng)度100 μmol/(m2·s)、光周期12 L:12 D的智能光照培養(yǎng)箱(GXZ-500C，中國(guó))中通氣培養(yǎng)，14 d后微觀繁殖體萌發(fā)生長(zhǎng)為0.5～1 cm的幼苗，用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

挑選0.8 cm左右的幼苗(0.20±0.01)g置于含過(guò)濾滅菌海水的500 mL圓底通氣瓶中，在室外500 L不銹鋼水槽中進(jìn)行藻體培養(yǎng)。設(shè)置2個(gè)光照強(qiáng)度水平(低光強(qiáng)：LL；高光強(qiáng)：HL)和3個(gè)鹽度梯度(LS：12；MS：22；HS：32)，即共6個(gè)光照強(qiáng)度和鹽度組合處理組，每個(gè)組合設(shè)置3個(gè)平行樣。通過(guò)在水槽上方不加遮陽(yáng)網(wǎng)、加2層遮陽(yáng)網(wǎng)分別獲得高光強(qiáng)、低光強(qiáng)培養(yǎng)條件。實(shí)驗(yàn)用培養(yǎng)基均為過(guò)濾滅菌后的水樣采集地海水，測(cè)定其鹽度為32，利用超純水稀釋分別獲得鹽度為22和12的培養(yǎng)基。水槽溫度通過(guò)恒溫循環(huán)器(DHX-2005，中國(guó))控制在20 ℃，每2 d更換一次培養(yǎng)基。

1.3 室外太陽(yáng)輻射測(cè)定

實(shí)驗(yàn)期間的太陽(yáng)輻射通過(guò)太陽(yáng)輻射接收器(Logger Net CR3000，美國(guó))監(jiān)測(cè)和記錄，單位μmol/(m2·s)，日劑量單位MJ/m2。

1.4 相對(duì)生長(zhǎng)速率測(cè)定

每2 d稱量一次藻體質(zhì)量。使用鑷子取出藻體，吸水紙輕輕吸干其表面水分后，稱量。為減少操作誤差，由同一個(gè)人進(jìn)行稱量，并保持吸水時(shí)間和吸水紙層數(shù)一致。另外，應(yīng)盡量減少在空氣中的干露時(shí)間，以防損傷藻體生理活性[26]。相對(duì)生長(zhǎng)速率(RGR，%/d)計(jì)算公式如下：

RGR=100×ln(Wt/W0)/t。

(1)

式中：Wt表示第t天藻體的質(zhì)量，g；W0表示藻體初始質(zhì)量，g；t表示培養(yǎng)天數(shù)，d。

1.5 凈光合速率測(cè)定

采用Clark液相氧電極(YSI 5300A，美國(guó))測(cè)定藻體的凈光合速率。將待測(cè)藻體剪成1 cm左右的小段，置于培養(yǎng)條件下適應(yīng)1 h以上，以減少機(jī)械損傷。稱取約0.04 g藻段置于含8 mL培養(yǎng)基的反應(yīng)室中，由恒溫循環(huán)器(DHX-2005，中國(guó))控制溫度在20 ℃。采用鹵素?zé)籼峁┩庠垂庹諒?qiáng)度，通過(guò)調(diào)整鹵素?zé)艉头磻?yīng)室間的距離獲得8個(gè)光化光強(qiáng)(0，10，20，50，100，200，500，1 000 μmol/(m2·s))梯度下的凈光合速率(單位μmol/(g·h))。光響應(yīng)曲線(P—I曲線)根據(jù)Henley[27]方法進(jìn)行擬合并計(jì)算光合作用的飽和光強(qiáng)(Ik)和光補(bǔ)償點(diǎn)(Ic)，計(jì)算公式如下：

P=Pm×tanh(α×PAR/Pm)+Rd，

(2)

Ik=Pm/α，

(3)

Ic=-Rd/α。

(4)

式中：PAR表示光化光強(qiáng)，μmol/(m2·s)；P表示光化光強(qiáng)為PAR時(shí)相應(yīng)的凈光合速率，μmol/(g·h)；Pm是最大凈光合速率，μmol/(g·h)；α表示光能利用效率；Rd表示暗呼吸速率，μmol/(g·h)。

1.6 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

采用手持式PAM葉綠素?zé)晒鈨x(AquaPen AP-P 100 Chech，捷克)測(cè)定藻體的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。分別在8:30,10:00,11:30,13:00,14:30,16:00,17:30，即每1.5 h測(cè)定一次有效光合量子產(chǎn)量(Y(II))。在8個(gè)光化光強(qiáng)(0，10，20，50，100，200，500，1 000 μmol/(m2·s))梯度下測(cè)定相對(duì)電子傳遞速率(rETR)，計(jì)算公式如下[28]：

rETR=Y(II)×0.5×PAR。

(5)

式中：Y(II)為光系統(tǒng)II的有效光合量子產(chǎn)量；0.5為光系統(tǒng)II吸收的光量子占總量的比例；PAR為光化光強(qiáng)，μmol/(m2·s)。

快速光響應(yīng)曲線(RLC)根據(jù)Eilers等[29]方法進(jìn)行擬合，計(jì)算公式如下：

rETR=PAR/(a×PAR2+b×PAR+c)。

(6)

式中：rETR為相對(duì)電子傳遞速率；PAR為光化光強(qiáng)；a，b和c為擬合參數(shù)。

根據(jù)擬合參數(shù)計(jì)算最大相對(duì)電子傳遞速率(rETRmax)、光能利用效率(α)及飽和光強(qiáng)(Ek)，計(jì)算公式如下：

rETRmax=1/[b+2(ac)1/2]，

(7)

α=1/c，

(8)

Ek=rETRmax/α。

(9)

1.7 光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定

稱取約0.05 g藻體置于離心管中，加入5 mL無(wú)水甲醇，于4 ℃冰箱中避光放置24 h，離心，取上清液。分光光度計(jì)分別測(cè)定提取液在666,653,470 nm波長(zhǎng)處的吸光度值。根據(jù)以下公式計(jì)算葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)、類胡蘿卜素(Cartenoids，Car)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[30]：

w(Chl a)=15.65A666-7.53A653,

(10)

w(Chl b)=27.05A653-11.21A666,

(11)

w(Car)=(1 000A470+1 403.57A666-

3 473.87A653)/221。

(12)

式中：w(Chl a)為葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；w(Chl b)為葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；w(Car)為類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/g；A666，A653，A470分別為666，653，470 nm波長(zhǎng)處的吸光度值。

1.8 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(X±SD)”表示，利用SPSS 21.0和Origin 9.1軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行作圖和統(tǒng)計(jì)分析。采用K-S和Levene檢驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性和方差齊性。利用單因素方差(One-way ANOVA)分析及Turkey’s多重比較檢驗(yàn)處理組間滸苔幼苗的生長(zhǎng)和光合生理指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。利用雙因素方差(Two-way ANOVA)分析光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗生長(zhǎng)和光合生理指標(biāo)的交互作用。以p<0.05作為差異顯著性水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 室外太陽(yáng)輻射

實(shí)驗(yàn)期間室外太陽(yáng)輻射(實(shí)際光強(qiáng))日平均變化如圖1a所示，自7:00開(kāi)始逐漸升高，于11:00左右達(dá)到最高值1 349.56 μmol/(m2·s)，隨著時(shí)間推移而逐漸下降，至19:00左右開(kāi)始趨于平緩。實(shí)驗(yàn)期間太陽(yáng)輻射日劑量變化如圖1b所示，在3.21～9.64 MJ/m2范圍內(nèi)波動(dòng)，15 d的平均日劑量是7.70 MJ/m2。

a 日平均變化

2.2 光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率的影響

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度和二者交互作用對(duì)滸苔幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率(RGR)均有顯著影響(p<0.05)。如圖2所示，在LL條件下，RGR隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在MS處理組達(dá)到最高值(27.39±0.10)%/d，相較LS和HS處理組，增幅分別為68.71%(LLLS)和14.36%(LLHS)；在HL條件下，RGR隨著鹽度增加呈現(xiàn)出顯著升高的趨勢(shì)(p<0.05)，在HS處理組達(dá)到最高值(25.86±0.06)%/d，比LS和MS處理組分別提高19.13%(HLLS)和14.15%(HLMS)。此外，在LS和HS條件下，HL處理組的RGR顯著高于LL處理組(p<0.05)，增幅分別為33.62%和7.97%；在MS條件下，HL處理組的RGR顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅17.31%。

注：不同小寫字母表示在LL條件下不同處理間差異顯著(p<0.05)，不同大寫字母表示在HL條件下不同處理間差異顯著(p<0.05)；“*”表示同一鹽度下不同光照強(qiáng)度水平間差異顯著(p<0.05)。后圖同此。

2.3 光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗凈光合速率的影響

光響應(yīng)曲線(P—I曲線)顯示，不同處理下滸苔幼苗的凈光合速率隨著光照強(qiáng)度的增加逐漸增加而后趨于平穩(wěn)，且在LLMS處理組出現(xiàn)最高值(見(jiàn)圖3)。根據(jù)P—I曲線計(jì)算得出的滸苔幼苗光合作用的最大凈光合速率(Pm)、光能利用效率(α)、暗呼吸速率(Rd)、飽和光強(qiáng)(Ik)、光補(bǔ)償點(diǎn)(Ic)見(jiàn)表1。

圖3 不同處理下滸苔幼苗的光響應(yīng)曲線(P—I曲線)

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度和二者交互作用對(duì)滸苔幼苗的Pm均有顯著影響(p<0.05)。從表1中可以看出，在LL條件下，Pm隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先升高后降低趨勢(shì)，與RGR變化趨勢(shì)相同，在MS處理組達(dá)到最高值，相較LS和HS處理組，增幅分別為68.44%(LLLS)和60.33%(LLHS)；在HL條件下，Pm隨著鹽度增加呈現(xiàn)出逐漸升高趨勢(shì)，與RGR變化趨勢(shì)相同，在HS處理組達(dá)到最高值，比LS和MS處理組分別提高35.41%(HLLS)和27.97%(HLMS)。此外，在LS條件下，HL處理組的Pm低于LL處理組，但無(wú)顯著差異(p>0.05)；在MS條件下，HL處理組的Pm顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅38.37%；在HS條件下，HL處理組的Pm顯著高于LL處理組(p<0.05)，增幅26.44%。

表1 不同處理下滸苔幼苗的凈光合速率(P)與光照強(qiáng)度關(guān)系的最佳擬合參數(shù)

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度對(duì)滸苔幼苗α無(wú)顯著影響(p>0.05)，鹽度及二者交互作用對(duì)其有顯著影響(p<0.05)。從表1中可以看出，在LL條件下，α隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先升高后降低趨勢(shì)，與Pm變化趨勢(shì)相同，在MS處理組達(dá)到最高值，相較LS和HS處理組，增幅均為54.84%(LLLS和LLHS)；在HL條件下，α隨著鹽度增加呈現(xiàn)出逐漸升高趨勢(shì)，與Pm變化趨勢(shì)相同，在HS處理組達(dá)到最高值，比LS和MS處理組分別提高30.30%(HLLS)和26.47%(HLMS)。此外，在LS和MS條件下，LL和HL處理組α無(wú)顯著差異(p>0.05)；在HS條件下，HL處理組的α顯著高于LL處理組(p<0.05)，增幅38.71%。

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度對(duì)滸苔幼苗的Rd無(wú)顯著影響(p>0.05)，但二者交互作用對(duì)其有顯著影響(p<0.05)。如表1所示，在LL條件下，Rd隨著鹽度增加呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，在HS處理組達(dá)到最低值，相較LS和MS處理組，降幅分別為37.52%(LLLS)和20.22%(LLMS)；在HL條件下，Rd隨著鹽度增加呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)，與Pm變化趨勢(shì)相同，在HS處理組達(dá)到最高值，比LS和MS處理組分別提高43.44%(HLLS)和31.09%(HLMS)。此外，在LS條件下，HL處理組的Rd顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅40.56%；在MS條件下，LL和HL處理組間的Rd無(wú)顯著差異(p>0.05)；在HS條件下，HL處理組的Rd顯著高于LL處理組(p<0.05)，增幅36.45%。

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度及二者交互作用對(duì)Ik無(wú)顯著影響(p>0.05)。表1中，在同一光照強(qiáng)度條件下，不同鹽度處理組藻體的Ik無(wú)顯著差異(p>0.05)。此外，在同一鹽度條件下，不同光照強(qiáng)度處理組藻體的Ik無(wú)顯著差異(p>0.05)。

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度對(duì)滸苔幼苗的Ic無(wú)顯著影響(p>0.05)，鹽度及二者交互作用對(duì)其有顯著影響(p<0.05)。表1中，LL條件下，Ic隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，在LS處理組達(dá)到最高值，相較MS和HS處理組，增幅分別為95.83%(LLMS)和58.55%(LLHS)；在HL條件下，Ic隨著鹽度增加呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)，與Pm變化趨勢(shì)相同，在HS處理組達(dá)到最高值，比LS和MS處理組分別提高47.21%(HLLS)和39.25%(HLMS)。此外，在LS條件下，HL處理組的Ic顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅44.15%；在MS和HS條件下，LL和HL處理組間的Ic無(wú)顯著差異(p>0.05)。

2.4 光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗熒光參數(shù)的影響

不同處理下滸苔幼苗的有效光合量子產(chǎn)量(Y(II))日變化如圖4所示，在0.24～0.40范圍內(nèi)波動(dòng)。在LLMS，LLHS，HLMS和HLHS培養(yǎng)條件下，Y(II)隨著時(shí)間推移呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在11:30達(dá)到峰值，分別為0.40±0.01,0.37±0.01,0.34±0.01,0.39±0.01，隨后急劇下降，于13:00之后趨于穩(wěn)定；在LLLS和HLLS條件下，Y(II)隨著時(shí)間推移也呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在10:00達(dá)到峰值，均為0.33±0.01，隨后緩慢下降，于13:00之后趨于穩(wěn)定。

圖4 不同處理下滸苔幼苗的有效光合量子產(chǎn)量日變化

不同處理下滸苔幼苗的相對(duì)電子傳遞速率(rETR)隨著光照強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在光照強(qiáng)度500 μmol/(m2·s)時(shí)達(dá)到峰值(見(jiàn)圖5)。根據(jù)圖4計(jì)算得出的不同處理下滸苔幼苗的最大相對(duì)電子傳遞速率(rETRmax)、光能利用效率(α)、飽和光強(qiáng)(Ik)如表2所示。

圖5 不同處理下滸苔幼苗的相對(duì)電子傳遞速率

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度對(duì)滸苔幼苗rETRmax無(wú)顯著影響(p>0.05)，鹽度及二者交互作用對(duì)其存在顯著影響(p<0.05)。如表2所示，在LL條件下，rETRmax隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，且在不同鹽度處理組間存在顯著差異(p<0.05)；在HL條件下，rETRmax隨著鹽度增加呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)，且HS處理組的rETRmax顯著高于LS處理組(p<0.05)，增幅18.32%。此外，在LS和HS條件下，LL和HL處理組間的rETRmax無(wú)顯著差異(p>0.05)；在MS條件下，HL處理組的rETRmax顯著低于LL處理組(p>0.05)，降幅12.80%。

表2 不同處理下滸苔幼苗的相對(duì)電子傳遞速率(rETR)與光照強(qiáng)度關(guān)系的最佳擬合參數(shù)

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度及二者交互作用對(duì)滸苔幼苗α和Ik均無(wú)顯著影響(p>0.05)。

2.5 光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗光合色素含量的影響

雙因素方差分析結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度及二者交互作用對(duì)滸苔幼苗葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)、類胡蘿卜素(Car)質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著影響(p<0.05)。

如圖6a所示，在同一光照強(qiáng)度條件下，滸苔幼苗的Chl a質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，在LS處理組達(dá)到高值，分別為(1.24±0.13)mg/g(LLLS)和(0.96±0.05)mg/g(HLLS)，比HS處理組分別增加51.71%和154.76%，MS處理組的Chl a質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于HS處理組(p<0.05)，降幅分別為46.15%(LL)和20.00%(HL)。此外，在同一鹽度條件下，HL處理組的Chl a質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅分別為22.58%(LS)，32.61%(MS)和53.66%(HS)。

a 葉綠素a

如圖6b所示，在同一光照強(qiáng)度條件下，滸苔幼苗的Chl b質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，與Chl a質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)相同，在LS處理組達(dá)到高值，分別為(1.40±0.04)mg/g(LLLS)和(0.73±0.09)mg/g(HLLS)，比HS處理組分別增加12.90%和135.48%，MS處理組的Chl b質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于HS處理組(p<0.05)，降幅分別為66.94%(LL)和12.90%(HL)。此外，在同一鹽度條件下，HL處理組的Chl b質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅分別為47.86%(LS)，34.15%(MS)和75.00%(HS)。

如圖6c所示，在LL條件下，滸苔幼苗的Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在MS處理組達(dá)到最高值(0.23±0.01)mg/g，分別是LS和HS處理組的2.30倍和5.75倍；在HL條件下，Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著鹽度增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，在LS處理組達(dá)到最高值(0.34±0.03)mg/g，分別是MS和HS處理組的2.43倍和1.70倍。此外，在LS和HS條件下，HL處理組Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于LL處理組(p<0.05)，增幅分別為2.40倍和4.00倍；在MS條件下，HL處理組Car質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于LL處理組(p<0.05)，降幅39.13%。

3 討論

本研究結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度及二者交互作用明顯影響滸苔幼苗的生長(zhǎng)和光合生理指標(biāo)，在不同處理下始終保持16.24%/d～27.39%/d的相對(duì)生長(zhǎng)速率，表明滸苔幼苗可以耐受光照強(qiáng)度和鹽度的范圍比較廣。另外，滸苔幼苗對(duì)環(huán)境變化較為敏感，低鹽(LS)對(duì)其相對(duì)生長(zhǎng)速率、凈光合速率、有效光合量子產(chǎn)量、相對(duì)電子傳遞速率存在抑制作用，低光強(qiáng)、鹽度適當(dāng)降低(MS)可促進(jìn)其相對(duì)生長(zhǎng)速率、凈光合速率、光能利用效率、有效光合量子產(chǎn)量、相對(duì)電子傳遞速率。在大型海藻如綠藻緣管滸苔[31]、紅藻伊谷藻(Ahnfeltiaplicata)、褐藻齒緣墨角藻(Fucusserratus)和鞭狀索藻(Chordariaflagelliformis)[32]等的研究中，藻體存在光抑制，即光照強(qiáng)度高于飽和光強(qiáng)后凈光合速率出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。在不同處理下滸苔幼苗的凈光合速率均隨著光照強(qiáng)度的增加而逐漸增加并趨于平穩(wěn)，藻體凈光合速率光照強(qiáng)度高于飽和光強(qiáng)后沒(méi)有明顯下降，而是出現(xiàn)增加的趨勢(shì)，表明本研究中不同處理下的滸苔幼苗沒(méi)有出現(xiàn)明顯的光抑制現(xiàn)象，與Xiao等[19]關(guān)于不同溫度和鹽度處理下滸苔成體光響應(yīng)曲線的研究結(jié)果相一致。

光照是藻類光合作用過(guò)程中同化力形成所需的能量來(lái)源，光照強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，藻類光合碳同化過(guò)程因光合作用關(guān)鍵酶未充分活化或者同化力不足而受到限制；光照強(qiáng)度過(guò)高時(shí)，可能引發(fā)藻類光抑制，甚至破壞光合結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響藻類光合作用[19]。本研究結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度對(duì)滸苔幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率存在顯著影響(p<0.05)。在LS和HS條件下，低光強(qiáng)處理組滸苔幼苗相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著低于高光強(qiáng)處理組(p<0.05)，表明在高光強(qiáng)條件下滸苔幼苗生長(zhǎng)更具優(yōu)勢(shì)，該現(xiàn)象在綠藻滸苔成體[10-11]、針葉蕨藻[13]、緣管滸苔[17]和紅藻繩狀龍須菜[33]、真江蘺[34]、褐藻裙帶菜(Undariapinnatifida)[35]等大型海藻研究中均有報(bào)道。葉綠素一方面可作為天線色素，參與光能吸收和傳遞，另一方面少數(shù)可作為反應(yīng)中心色素，被激發(fā)后發(fā)生電荷分離。本研究結(jié)果顯示，同一鹽度條件下，低光強(qiáng)處理組滸苔幼苗的葉綠素a、葉綠素b含量顯著高于高光強(qiáng)處理組(p<0.05)，這種光合色素含量與光照強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)的現(xiàn)象在其他大型海藻如滸苔成體[14]、龍須菜[16]、緣管滸苔[17]等的研究中均有報(bào)道。原因可能是在低光強(qiáng)條件下，藻體通過(guò)補(bǔ)償性地合成光合色素來(lái)彌補(bǔ)光照不足引起的相對(duì)生長(zhǎng)速率和光能利用效率下降的問(wèn)題，是藻體積極響應(yīng)外界環(huán)境變化的一種機(jī)制，具有重要的生理生態(tài)作用[35-36]。

鹽度變化會(huì)改變?cè)弩w細(xì)胞的滲透壓，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)和光合性能[37]。本研究結(jié)果顯示，在LL條件下，鹽度的適當(dāng)降低(MS)促進(jìn)了滸苔幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率、凈光合速率、光能利用效率、有效光合量子產(chǎn)量、相對(duì)電子傳遞速率，表明鹽度的適當(dāng)降低(MS)有利于滸苔幼苗的生長(zhǎng)和光合作用，與綠藻針葉蕨藻[13]、滸苔成體[19]、裂片石莼幼苗[21]、孔石莼[24]和紅藻繩江蘺、真江蘺[23]、菊花心江蘺(G.lichenoides)[38]、江蘺(G.corticata)[39]、褐藻半葉馬尾藻(Sargassumhemiphyllum)[40]等其他大型海藻研究中的結(jié)果一致。推斷原因可能是由于降雨量增加或生產(chǎn)、生活污水排放導(dǎo)致海水中營(yíng)養(yǎng)鹽增加，促使藻體的生長(zhǎng)速率和光合效率提高[41-42]。葉綠素參與光能的吸收傳遞和原初光化學(xué)反應(yīng)，直接影響藻類的光合作用，是最重要的一類光合色素分子。本研究結(jié)果顯示，葉綠素a和葉綠素b含量隨著鹽度增加呈現(xiàn)出與相對(duì)生長(zhǎng)速率相反的變化趨勢(shì)，先降低后升高，在LS處理組最高，在MS處理組最低。分析原因在于“光合色素經(jīng)濟(jì)性”，即光合色素合成減少，節(jié)省的能量則用于藻體的其他生物合成和代謝途徑，從而提高其生長(zhǎng)速率。藻類通過(guò)調(diào)整自身光合色素的合成來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化是一種較為普遍的現(xiàn)象[43-44]。

本研究結(jié)果表明，光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率、最大光合速率、光合作用的光能利用效率、暗呼吸速率、光補(bǔ)償點(diǎn)和最大相對(duì)電子傳遞速率及葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量存在顯著的交互作用(p<0.05)。在LLMS培養(yǎng)條件下，相對(duì)生長(zhǎng)速率、最大凈光合速率、光合作用的光能利用效率、有效光合量子產(chǎn)量、最大相對(duì)電子傳遞速率達(dá)到最高值，表明在低光強(qiáng)條件下，鹽度的適當(dāng)降低明顯促進(jìn)了滸苔幼苗的生長(zhǎng)和光合作用。此外，在MS培養(yǎng)條件下，低光強(qiáng)處理組滸苔幼苗的相對(duì)生長(zhǎng)速率、最大凈光合速率、最大相對(duì)電子傳遞速率顯著高于高光強(qiáng)處理組(p<0.05)，說(shuō)明鹽度適當(dāng)降低條件下，高光強(qiáng)對(duì)滸苔幼苗的生長(zhǎng)和光合作用存在一定的抑制作用，這也可能是滸苔幼苗適應(yīng)低鹽環(huán)境的一種調(diào)節(jié)機(jī)制。

4 結(jié)論

育苗廠進(jìn)/排水渠中水環(huán)境變化較為劇烈，易受到生產(chǎn)、生活污物和污水及降雨的影響，導(dǎo)致鹽度和光照強(qiáng)度等非生物因素變化大且快。本文研究光照強(qiáng)度和鹽度對(duì)滸苔微觀繁殖體幼苗的影響，結(jié)果顯示，光照強(qiáng)度、鹽度及二者交互作用對(duì)滸苔微觀繁殖體幼苗的生長(zhǎng)和光合生理指標(biāo)存在顯著影響，低光強(qiáng)條件下鹽度適當(dāng)降低有利于滸苔幼苗的生長(zhǎng)。因此，滸苔綠潮早期暴發(fā)規(guī)模的大小，一定程度上取決于光照強(qiáng)度與海水鹽度的變化及耦合作用，可為滸苔綠潮早期暴發(fā)的預(yù)警防治提供科學(xué)依據(jù)。