溫度與光照強度對礁膜配子體生長的影響

趙素芬，鄧婷婷，鄒永烽，梁啟航，邱炬維，羅范興

（1.廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.廣東省海產(chǎn)無脊椎動物科技創(chuàng)新中心，廣東 湛江 524088；3.熱帶海產(chǎn)經(jīng)濟無脊椎動物健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，廣東 湛江 524088；4.南海水產(chǎn)動物增養(yǎng)殖廣東省高校重點實驗室，廣東 湛江 524088）

礁膜（Monostroma nitidum）隸屬于綠藻門（Chlorophyta），石莼目（Ulvales），礁膜科（Monostromaceae），礁膜屬（Monostroma），具有食用與藥用價值[1]；生活史為異形世代交替型，其配子體為單層細胞的膜狀體，長可達30 cm以上，一般生長于內(nèi)灣靜水處的中、高潮帶，在我國主要分布于東南沿海[2-3]。

礁膜生長受棲息地理化因子、生物因子及其聯(lián)合因子的影響，海水溫度、光照、鹽度和營養(yǎng)水平為主要的理化因子[4]。日本于20世紀30年代開始對礁膜屬海藻進行人工栽培試驗[5]，國外對礁膜屬種類的季節(jié)發(fā)生、人工種苗生產(chǎn)及栽培研究較多[6-8]，對寬礁膜和一種未知種名礁膜的適宜生長理化因子條件進行了報道。如Bast等[9]研究了寬礁膜M.latissimum(Ktzing)Wittrock自然生長地的海水溫度、鹽度周年變化與礁膜配子體生長的關(guān)系。Kavale等[10]研究了生態(tài)因子對一種礁膜屬海藻M.sp.配子體生長的影響，并確定了最適培養(yǎng)條件。我國對礁膜配子體生長因子的研究始于20世紀90年代，文獻[11-12]對礁膜配子體生長發(fā)育的適宜溫度、光照強度、鹽度和營養(yǎng)鹽進行了研究。目前，有關(guān)礁膜配子體生長的適宜溫度和光照強度范圍方面的研究數(shù)據(jù)不足，尚缺乏詳細資料，現(xiàn)開展了礁膜配子體適宜生長的溫度與光照強度范圍試驗，擬為我國礁膜人工栽培提供參考及科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

礁膜采自廣東省湛江市霞山區(qū)（北緯21°12′2″，東經(jīng)110°24′23″）。挑選藻體完整、大小相近、尚未成熟的健康藻體，先在過濾海水中用軟毛刷去除泥、沙和雜藻，用剪刀剪去藻體的邊緣部分，使試驗藻體全部為營養(yǎng)生長期細胞，在PGX-280A-3H型光照培養(yǎng)箱（寧波萊?？萍加邢薰荆┲袝吼B(yǎng)2 d。暫養(yǎng)條件：15℃、2 000 lx、自然海水鹽度（3.075±0.013）%、光周期12L∶12D，每天更換相同溫度的消毒海水，每天定時搖動培養(yǎng)容器3次。

1.2 方法

1.2.1 培養(yǎng)試驗

將材料放入消毒海水中刷洗2次，然后置于盛有35 mL消毒過濾海水的培養(yǎng)皿（Φ 9 cm）中，每皿放1棵大小相近的藻體（質(zhì)量為0.180 0~0.260 0 g，長度為3.70~4.08 cm）。培養(yǎng)液為消毒過濾海水中加入20 mg/L二氧化鍺（GeO2），每3 d更換1次培養(yǎng)液，每天定時搖動培養(yǎng)皿3次，并隨機變動培養(yǎng)皿位置以減小誤差，于上述光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)15 d。

1.2.1.1 溫度

設(shè)15，20，25，30，35℃共5個溫度組，每組3個平行，光照強度3 000 lx，鹽度3%，光周期12L∶12D。用不同溫度的光照培養(yǎng)箱進行培養(yǎng)，溫度波動為±0.5℃；

1.2.1.2 光照強度

設(shè)2 000，4 000，6 000，8 000，10 000 lx共5個光照強度組，每組3個平行，其他條件為溫度25℃，鹽度3%，光周期12L∶12D。

1.2.2 生長指標(biāo)

礁膜的體長相對生長率（DGRL）和體質(zhì)量相對生長率（DGRW）計算公式如下：

DGRL（%/d）=100%×ln（Lt/L0）/t。

式中：Lt為藻體培養(yǎng)t d后長度，cm；L0為藻體初始長度，cm；t：藻體培養(yǎng)天數(shù)，d。

DGRW（%/d）=100%×ln（Wt/W0）/t。

式中：Wt為藻體培養(yǎng)t d后鮮質(zhì)量，g；W0為藻體初始鮮質(zhì)量，g；t：藻體培養(yǎng)天數(shù)，d。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 21.0軟件處理，結(jié)果用（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）表示。用單因素方差分析（ANOVA）法分析各因素對礁膜生長的影響，并結(jié)合LSD法進行多重比較，均值差的顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對礁膜配子體生長的影響

不同溫度下培養(yǎng)時礁膜的DGRL及DGRW分別見圖1和圖2。由圖1和圖2可見，在試驗條件范圍內(nèi)，礁膜在15~30℃時正生長。培養(yǎng)6~15 d、20℃條件下的DGRL與DGRW均最大；培養(yǎng)15 d、20℃條件下的DGRL與DGRW分別為（2.29±0.05）%/d、（4.05±0.13）%/d。統(tǒng)計分析顯示，各溫度組的DGRL差異不顯著，而培養(yǎng)6 d時，20℃組、35℃組礁膜的DGRW與其他組差異顯著。在15~25℃時，隨著培養(yǎng)時間延長，藻體長度不斷增加，DGRL保持增長；而30℃組培養(yǎng)第6天，DGRL明顯下降，之后一直處于較低水平。培養(yǎng)3 d，除25℃組外，其他組藻體質(zhì)量減小，出現(xiàn)負增長；培養(yǎng)9 d后，15~25℃組藻體質(zhì)量明顯比初始增大，20℃組DGRW與其他組差異顯著；30℃組培養(yǎng)15 d時，DGRW才出現(xiàn)正增長，并處于較低水平。35℃時礁膜的生長明顯受到抑制，培養(yǎng)至第3天即死亡。20℃下，藻體整體翠綠堅韌；而25和30℃時，藻體邊緣一圈甚至整個葉片由綠色明顯變成黃綠色，并明顯變薄；35℃組藻體在培養(yǎng)第2天便變黃、出現(xiàn)破碎。

圖1 不同溫度下培養(yǎng)時礁膜的DGRL

圖2 不同溫度下培養(yǎng)時礁膜的DGRW

2.2 光照強度對礁膜配子體生長的影響

不同光照強度下培養(yǎng)時礁膜的DGRL和DGRW分別見圖3和圖4。由圖3和圖4可見，在光照強度4 000～8 000 lx時，礁膜的DGRL呈現(xiàn)先增大后減小再增大的規(guī)律。培養(yǎng)15 d，4 000 lx組的DGRL最大，為（2.88±0.29）%/d；培養(yǎng)9 d，8 000 lx組DGRL最大，為（2.32±0.01）%/d。2 000 lx組礁膜的DGRL在培養(yǎng)3 d時最大，之后下降，并相對穩(wěn)定；10 000 lx礁膜的DGRL在培養(yǎng)3 d時最小，之后隨著培養(yǎng)時間延長，持續(xù)增大（圖3）。統(tǒng)計分析顯示，培養(yǎng)3~6 d，10 000 lx組與4 000 lx組的DGRL差異顯著；培養(yǎng)9 d，10 000 lx組與4 000 lx組、8 000 lx組的DGRL差異顯著。在光照強度為2 000～4 000 lx范圍內(nèi)，礁膜的DGRW呈現(xiàn)先升高后下降再升高的規(guī)律。培養(yǎng)15 d，4 000 lx組的DGRW最大，為（4.65±0.10）%/d；其次為6 000 lx組，為（3.87±0.25）%/d。6 000和8 000 lx組礁膜的DGRW隨著培養(yǎng)時間的延長，不斷升高；10 000 lx時，礁膜的DGRW，在培養(yǎng)9 d時才由負值轉(zhuǎn)為正值，培養(yǎng)15 d時，甚至超過2 000 lx組（圖4）。統(tǒng)計分析顯示，培養(yǎng)15 d，4 000 lx組與2 000 lx組和10 000 lx組DGRW差異顯著。

圖3 不同光照強度下培養(yǎng)時礁膜的DGRL

圖4 不同光照強度下培養(yǎng)時礁膜的DGRW

3 討論

3.1 溫度對礁膜配子體生長的影響

溫度是影響海藻生長的主要因子之一，不同海藻對溫度的適應(yīng)有差異[2]。在15~30℃時，礁膜均能生長，藻體長度與體質(zhì)量均有所增加，但在25~30℃時，礁膜的DGRL較低，因此礁膜的適宜生長溫度為15~20℃，最適溫度為20℃。陳昌生等[11]報道，在相同光照強度與光時條件下培養(yǎng)，礁膜在25~30℃培養(yǎng)3 d，藻體質(zhì)量明顯下降，培養(yǎng)5 d，藻體出現(xiàn)死亡與腐爛。本研究中，礁膜在25~30℃培養(yǎng)3 d，也出現(xiàn)體質(zhì)量下降，溫度越高下降越多，但并無死亡與腐爛現(xiàn)象，甚至培養(yǎng)15 d，礁膜體質(zhì)量均出現(xiàn)正增長；Kavale等[10]報道，印度一種礁膜的最適生長溫度為25℃。可能因為材料來源不同，印度、福建廈門與廣東湛江的礁膜長期對生長環(huán)境的適應(yīng)，形成對25℃以上溫度不同生理適應(yīng)的結(jié)果；本研究中培養(yǎng)15 d，礁膜的DGRW在25℃組高于15℃組，說明25℃條件下，更有利于藻體光合產(chǎn)物形成；試驗發(fā)現(xiàn)25℃時易附生硅藻，這也是導(dǎo)致藻體質(zhì)量增加的原因之一。

陳昌生等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在15~25℃培養(yǎng)5 d，礁膜配子體形成配子囊并放散配子，導(dǎo)致體質(zhì)量減少，而30℃組不形成配子囊。本試驗中也發(fā)現(xiàn)，除35℃組外，其他各組配子體也出現(xiàn)體質(zhì)量減小、放散配子的現(xiàn)象，有關(guān)礁膜配子放散的特征及配子體生化成分變化與溫度的關(guān)系有待進一步研究。

不同溫度下，隨著培養(yǎng)時間延長，礁膜藻體的顏色會出現(xiàn)差異，這是藻體中色素分子對溫度產(chǎn)生反應(yīng)的結(jié)果。有試驗發(fā)現(xiàn)，自然營養(yǎng)生長期，藻體顏色呈鮮綠或深綠色，而＞25℃時，藻體顏色會逐漸變黃，因為溫度影響色素的合成與分解，可能藻體細胞中葉綠素含量減少或類胡蘿卜素含量增加的緣故[13]。

3.2 光照強度對礁膜配子體生長的影響

礁膜配子體一般生長在高潮帶，喜強光[2]。在試驗范圍內(nèi)，培養(yǎng)15 d，礁膜在4 000 lx時DGRW一直最大，其次為6 000 lx時；礁膜DGRL除在培養(yǎng)第9天、8 000 lx條件下最大外，其余時間也均在4 000 lx時最大，因此礁膜的適宜生長光照強度為4 000~8 000 lx，最適光照強度為4 000 lx。陳昌生等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在1 500~7 000 lx時，培養(yǎng)3 d，礁膜體質(zhì)量均有明顯增加，以3000 lx組增加最多，為9%；其次為4 000 lx時，增加8%。Kavale等[10]報道，印度一種礁膜的最適光照強度為3 000 lx，與陳昌生等[11]的研究結(jié)果相同，與本試驗結(jié)果相似。

陳昌生等[11]研究光照強度因子時，培養(yǎng)溫度設(shè)定在20℃，而本試驗設(shè)定在25℃；前者其測定指標(biāo)為礁膜配子體的體質(zhì)量增加率，而本試驗的測定指標(biāo)為DGRW；本試驗中2 000和4 000 lx組培養(yǎng)3 d，礁膜配子體的體質(zhì)量增加率分別為（10.12±0.57）%和（11.35±3.14）%，高于文獻[11]的研究結(jié)果。Kavale等[10]報道，25℃、3 000 lx、12L∶12D條件下，一種未知種名的礁膜配子體的體質(zhì)量相對生長率最大為（8.77±0.02）%/d，高于本試驗結(jié)果；分析可能存在兩方面原因，一是其研究對象不同于本研究，二是其所用材料較小，藻體質(zhì)量僅為本研究的1/4.5~1/6.5，此時生長速度較快。藻體在營養(yǎng)生長早期，與后期相比，體質(zhì)量相對生長率較高[4]。

陳昌生等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在1 500~7 000 lx條件下培養(yǎng)5 d，礁膜配子體均能形成配子囊并放散配子，4 000 lx組配子放散數(shù)量最多。本試驗中發(fā)現(xiàn)，除10 000 lx組在培養(yǎng)第3天體質(zhì)量明顯減小外，2 000和4 000 lx組配子體在培養(yǎng)第6天均出現(xiàn)DGRW明顯減小的現(xiàn)象，有關(guān)礁膜配子放散與光照強度的關(guān)系有待進一步研究。