温度对裙带菜幼孢子体抗氧化系统的影响

以裙带菜(Undaria pinnatifida)幼孢子体为材料,测定了不同温度(12、20、24和28℃)培养下,藻体抗氧化系统变化情况。与对照组(12℃)相比,高温会导致活性氧含量上升,并伴随藻体抗氧化酶活性和抗氧化物含量的变化。当裙带菜处于12℃时,机体总抗氧化能力保持恒定。当遭受较轻程度高温环境时(20℃),藻体ROS平衡被打破,机体内O2-、H2O2等活性氧物质迅速积累,36h达到峰值,同时抗氧化系统中的SOD活性上升,将O2-转化为H2O2。由于损伤较轻,藻体仅依靠原有的抗氧化力及9h内大量合成的AsA缓慢清除H2O2。CAT和POD活性以及GSH含量未见上升。当温度损伤增加时(24℃),为了尽快修复藻体,POD活性3h内急剧上升,同时GSH和AsA迅速合成,在较短时间内控制H2O2含量。随后CAT活性逐渐上升,完成后期修复工作。若温度超过藻体耐受限度(28℃),将造成多种抗氧化酶失活。36h内MDA大量积累,质膜通透性降低,细胞内ROS与抗氧化物外流,最终导致藻体死亡。结果表明,抗氧化系统调节对于裙带菜幼孢子体适应不同环境温度起到了重要作用。这种依机体损伤程度而改变的抗氧化机制,可以更快速、更节能、更有效地修复藻体所受损伤。本结果为进一步解释裙带菜广泛分布原因、研究裙带菜应对不适环境条件机制及培育耐高温品系裙带菜提供一定科学依据。     

龙须菜果孢子的紫外诱变及优势突变体的筛选

用紫外线辐射处理野生型龙须菜果孢子体放散刚附着的果孢子,并通过耐高温的筛选,初步获得了2株具有耐高温,生长快速等优良性状的四分孢子体突变株,命名为BZT-11和BZT-18,将其与981和野生型藻株进行了比较分析。结果显示,这2株突变体在实验室内和海上的日平均生长速率为均明显高于981和野生型藻株。在热胁迫时间内,BZT-11和BZT-18的丙二醛(MDA)含量均明显低于野生型,超氧化物歧化酶(SOD)活性明显高于野生型;而在整个胁迫过程中2株突变体与981藻株的MDA含量和SOD活性水平差异不显著。经过4h的热激后,藻株BZT-11和BZT-18的hsp70基因表达水平也显著高于野生型。这些结果进一步证明了该2株突变藻体的耐高温优势。本研究提供了耐高温突变体的筛选技术。     

龙须菜对重金属汞胁迫的生理响应

研究了大型海藻龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)对不同浓度重金属汞(0、0.02、0.04、0.10、0.20和0.40 mg/L)胁迫的生理响应.结果表明:当 Hg2+浓度逸0.02 mg/L 时,龙须菜藻体的相对生长速率显著下降,并且当 Hg2+浓度达到0.20和0.40 mg/L 时,龙须菜出现负增长.随着 Hg2+浓度的升高,龙须菜藻体的最大光化学量子产量、最大净光合速率和表观光合效率逐渐下降,叶绿素 a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量则呈先升高后下降的趋势,且当 Hg2+浓度逸0.10 mg/L 时,叶绿素 a、类胡萝卜素和藻胆蛋白含量显著下降.说明龙须菜在受 Hg2+胁迫的环境中耐受性较差,且 Hg2+对龙须菜的毒害作用较大,当Hg2+浓度逸0.02 mg/L 时,龙须菜藻体的生理活动就会受到显著抑制.     

急性热应激对大菱鲆血液生化指标的影响

为探讨大菱鲆(Scophthalmusmaximus)大规格幼鱼热耐受性和热应激过程中敏感指标的变化,本研究设定18℃、21℃、24℃和27℃4个温度梯度,采用1℃/h的升温速率,对驯化温度为18±1℃的苗种进行96 h急性胁迫实验,统计各温度组96 h成活率和测定血浆部分生化指标的变化情况。结果表明,在pH 7.85、盐度29.5和溶解氧高于6.5 mg/L的环境条件下,平均体质量183.65±15.99 g的大菱鲆幼鱼96h高起始致死温度(UILT50)为28.05℃;温度和胁迫时间对血浆肾上腺素(EPI)、皮质醇(Cortisol)、血糖(GLU)、还原型谷胱甘肽(GSH)、超氧化物歧化酶(SOD)和碱性磷酸酶(AKP)含量/活性都存在显著影响,除GSH外,温度和胁迫时间存在显著的交互影响作用;热应激组血浆EPI含量随胁迫时间延长呈逐渐上升趋势,同一胁迫时间以21℃组含量最高;热应激组Cortisol含量的响应时间随温度升高相应提前、随胁迫时间呈先升后降的趋势,均在48 h达最高值; 24℃和27℃组GLU含量随胁迫时间呈先升后降趋势,胁迫3h～6h即达最高值,上升幅度与温度正相关,21℃组则呈逐渐升高的趋势;热应激组GSH含量和SOD活性仅在胁迫初期(0 h～3 h)与对照组存在显著差异;热应激组AKP活性处理12 h显著低于对照组, 48 h后则显著高于对照组,且升高幅度与温度呈正相关。     

不同N、P浓度条件下龙须菜对镉胁迫的生理响应

通过室内生态学对比实验,研究了龙须菜(Gracilaria limaneiformis)在不同N、P营养盐浓度条件下对重金属Cd<'2+>胁迫的生理响应.结果表明,环境中加入适当浓度的N、P营养盐(N 280 μmol/L、P 56 μmol/L)有利于提高龙须菜光合色素的含量和生长率,同时藻体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)酶活性增高,丙二醛(MDA)含量降低,从而增强了龙须菜对重金属Cd2+抖胁迫的耐受性;而N、P饥饿(N、P均为0 μmol/L)或N、P营养盐浓度过量(N、P分别为216μmol/L、1 620 μmol/L)状态下,龙须菜抗氧化能力下降、脂质过氧化和膜系统受伤害程度加剧,光合色素合成和生长率受到抑制,不利于龙须菜对重金属Cd2+胁迫的生理适应.     

高温对褐藻羊栖菜逆境生理的影响

分别在27℃和32℃高温条件下培养羊栖菜(Sargassum fusiforme), 以在22℃培养条件下生长的羊栖菜作为对照, 在培养的第0、1、3、5和7天分别取气囊样品, 采用植物生理学试验方法探讨高温胁迫对羊栖菜细胞膜损伤、渗透调节和抗氧化保护的影响。结果表明: 1) 高温胁迫导致羊栖菜细胞的相对电导率提高和丙二醛(MDA)质量摩尔浓度增加, 膜系统受到了损伤, 造成体内离子外渗、细胞膜脂发生过氧化; 2) 细胞内积累了可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质并且胁迫组始终高于对照组, 其中可溶性蛋白在胁迫第7天时达到最大值(11.4μg·mg^-1), 而可溶性糖和脯氨酸均呈现先升高后降低的趋势, 分别在高温培养的第3天和第5天时达到最大值; 3) 受到高温胁迫后, 羊栖菜超氧化物歧化酶(SOD)比活性增强, 而过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)比活性在高温胁迫过程中呈现下降的趋势, 说明羊栖菜主要通过抗氧化酶SOD比活性增强来降低胁迫对藻体带来的伤害。总之, 羊栖菜对高温胁迫比较敏感, 温度越高, 培养时间越长, 羊栖菜受到的伤害越大。     

盐度胁迫下中肋骨条藻和东海原甲藻的生长及内源多胺含量的变化

在实验室内不同盐度梯度下培养常见的两种赤潮藻——中肋骨条藻(Skeletonema costatum s.l.)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense),根据logistic生长模型获得了终止生物量Bf和最大生长速率μmax,并测定了藻体中过氧化物酶(POD)、二胺氧化酶(DAO)、多胺氧化酶(PAO)的活性和丙二醛(MDA)、腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)的含量。结果表明,高、低盐度胁迫下,两种藻均会积累MDA,活性氧自由基的伤害增强,藻的生长受到了抑制。同时,两种藻都会提升多胺含量,通过多胺的调节作用来缓解胁迫的伤害,促进生长,但是在提升的多胺种类和形态上,两种藻存在着差异。高盐胁迫下,中肋骨条藻会提升多胺尤其是游离态多胺的含量来缓解伤害,东海原甲藻则依靠结合态的亚精胺和游离态的精胺的调节作用。低盐胁迫下,中肋骨条藻会提升游离态腐胺的含量,而东海原甲藻体内各形态的多胺都会上升。     

温度胁迫对掌状海带幼苗生长、抗氧化系统及叶绿素荧光的影响

采用掌状海带(Laminariadigitata)幼苗为实验材料,研究了不同温度(3、8、13、18℃)对其生长、抗氧化系统及叶绿素荧光参数的影响。测定主要参数有:相对生长速率(RGR)、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、PSII最大荧光产量(Fv/Fm)、最大相对电子传递速率(r ETRmax)结果表明:(1)掌状海带幼苗的RGR在13℃下达最大值,与3℃处理组对比呈显著性差异(P0.05)。(2)3℃处理4 h或18℃处理36 h对掌状海带幼苗SOD、CAT活性有显著影响。(3)3℃培养条件下,掌状海带幼苗的Fv/Fm、r ETRmax值显著低于对照组(13℃);18℃处理组的Fv/Fm值随着胁迫时间的延长而降低,其r ETRmax值在胁迫4 h后达最大;处理24 h,8℃处理组的r ETRmax值显著高于其他处理组。     

外源一氧化氮和金属铜对海洋微藻抗氧化系统的影响

以亚心形扁藻为研究对象,通过添加不同浓度一氧化氮(NO)(1.4×10-10～1.4×10-5 mol/L)培养,探讨NO对微藻生长、H2O2和MDA含量以及SOD活性的影响;通过对只添加金属Cu、同时添加Cu与NO实验,对微藻的H2O2和MDA含量以及SOD活性的影响进行了对比研究。结果表明,藻细胞活性氧的代谢有随NO浓度增加的趋势,同时细胞内的抗氧化酶SOD活性和MDA含量都有相应的变化,NO作为环境的"刺激物"提高了细胞内的活性氧水平,对抗氧化系统起到激活或伤害作用。在Cu胁迫下,藻细胞活性氧代谢明显提高,SOD活性提高,并导致细胞膜脂过氧化;但外源NO能明显降低活性氧的水平,并恢复SOD活性和MDA含量,对抗氧化系统起到保护作用,提高微藻的抗氧化能力。研究表明,NO在海洋浮游植物中扮演着"双重角色"——氧化剂和抗氧化剂,从而对微藻的生长起到重要的调节作用。     

水杨酸和茉莉酸甲酯对高温龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)理化及基因表达的影响

本文研究了两种抗逆植物激素——水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MJ)对高温胁迫龙须菜的生长、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、碳酸酐酶(CA)、硝酸还原酶(NR)活性及4种相关基因表达的影响。结果表明,100μmol/L SA(SA100)、50μmol/L MJ(MJ50)、50μmol/L SA+25μmol/L MJ(SA50/MJ25)实验组对龙须菜生长促进作用较大,其相对生长速率分别为对照组的1.78、1.65和1.29倍。这3个处理组均可提高龙须菜脯氨酸含量,其中SA100作用最强;对MDA含量的降低程度以SA50/MJ25组最强。SA100增强SOD和CA活性的作用最大,而MJ50可增强NR活性。SA100处理HSP70、Mn SOD、CA和NR基因表达量分别为对照组的2.04、4.65、2.15和1.58倍,MJ50处理后Mn SOD、CA和NR基因表达量则分别降为对照组的0.47、0.50和0.46倍,而SA50/MJ25则促进了HSP70基因表达,降低了CA和NR基因表达。本研究表明SA和MJ可以缓解高温胁迫对龙须菜的不利影响,其中以SA100的作用最大,MJ50作用最小。     

经济海藻羊栖菜（Sargassum fusiforme）幼体对镉胁迫的响应特性

镉(Cd)是水生生态环境中常见的重金属污染物,通常会抑制植物的生长,减少生物量,对植物产生毒害作用。为了研究羊栖菜幼苗对海水中Cd胁迫的抗氧化响应特性,我们在天然海水和Cd加富(100 μmol·L^-1)海水两种不同的Cd浓度下培养羊栖菜幼体。实验结果表明:Cd加富胁迫显著抑制了羊栖菜幼苗生长,使藻体颜色变暗。此外,高Cd处理显著降低了羊栖菜中的色素含量,生长速率,过氧化物酶(POD)活性,脱氢抗坏血酸(DHA)含量和谷胱甘肽还原酶(GR)活性。相反,高Cd处理显著促进了藻体内的Cd元素积累、对Cd₂⁺吸收速率,并增加了其暗呼吸/净光合速率比值(R_d/P_n),抗坏血酸(Vc)含量,可溶性蛋白质(SP)含量,且还原型谷胱甘肽(GSH)以及羊栖菜的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加,但对丙二醛(MDA)的影响不显著。虽然羊栖菜幼苗增加了其抗氧化活性并促进AsA-GSH循环,以产生H₂O₂并维持健康的新陈代谢,但高Cd胁迫显著限制了幼苗的光合作用,降低了其光合色素,抑制了其生长,并使其藻体颜色发生变化。海水中高浓度的Cd对羊栖菜幼苗具有毒性作用,并且极大地增加了这种海藻的食用风险。     

改性粘土絮凝法对小球藻(Chlorella vulgaris)生理生化性质的影响

改性粘土治理赤潮生物的主要原理是絮凝作用,但水体中未被去除的微藻对改性粘土有怎样的生理生化响应尚不清楚。本文以小球藻(Chlorella vulgaris)为模式生物,考察了改性粘土絮凝后水体中残余小球藻生理生化性质的变化情况。研究发现,经改性粘土或原土絮凝后,残余小球藻的生长受到了明显抑制,其丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量迅速上升,改性粘土组的MDA含量高于原土组。除了原土组过氧化氢酶(catalase,CAT)活性相比对照组没有明显变化外,改性粘土组和原土组超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、CAT、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-PX)等酶活,均呈现先上升后下降、并稳定在较高水平的变化趋势。原土组各酶活普遍低于改性粘土组,但GSH-PX活性则相反。结果表明,改性粘土不仅能高效去除水体中的小球藻,而且能够刺激残余的藻细胞积累较多的O2-·和H2O2,从而对藻细胞造成过氧化伤害,抑制未被去除部分海洋微藻的正常生长。     

4 种经济海藻脂肪酸组成分析

采用改进的Bligh-Dyer法提取脂溶性成分,气相色谱-质谱联用法(GC-MS)进行分离和鉴定,C19:0内标确定总脂及各组分含量,研究了鼠尾藻(Sargassum thunbergii)、浒苔(Enteromorpha prolifera)、龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)和红毛菜(Bangia sp.)4种经济海藻的脂肪酸组成及含量。结果表明,4种海藻都检测出C14-C22脂肪酸,总脂含量在12～19 mg/g之间,不饱和脂肪酸为主要组成成分,含量均超过60%。不饱和脂肪酸中以多不饱和脂肪酸(PUFAs)为主,富含n-3和n-6系列PUFAs,n-6与n-3系列PUFAs之比均低于2。比较4种海藻脂肪酸组成特点表明,鼠尾藻以C16、C18和C20为主要组成成分,具褐藻类脂肪酸组成特征;浒苔以C16和C18为主要组成成分,具绿藻类脂肪酸组成特征;龙须菜和红毛菜以C16和C20类脂肪酸为主,具典型红藻类脂肪酸组成特征,同时二者又有不同之处,分别显示真红藻与原始红藻脂肪酸组成的特点。     

Effects of rapid changes in temperature on two estuarine crustaceans

Weight specific oxygen consumption (Q_O2) patterns of the amphipod, Gammarus sp. (acclimated to 5°, 15° and 25°C) and of juvenile blue crabs, Callinectes sapidus (15° and 25°C) were used to evaluate the potential effect of exposure to rapid temperature changes simulating once-through power plant pumped entrainment. Amphipods at all acclimation temperatures and blue crabs at 15°C responded to the temperature changes by increasing Q_O2 above pre-exposure levels after the thermal increase and then returning to pre-exposure levels. The response was judged to be a normal physiological compensation response, not a thermal stress response, as suggested by some investigators. Significant differences were found among seasonal Q_O2, patterns in both species; Q_O2, increased with increasing acclimation temperature. However, no seasonal stress effects were found as a result of exposure to the temperature changes. This implies that the effects of ΔT's up to 10°C from power plants of this design should have no significant impact on these organisms.     

龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对逆境胁迫的响应

非还原性二糖海藻糖及其代谢物是调控植物生长发育和逆境响应的信号分子。本研究以大型海藻龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)为对象,从基因转录、蛋白和酶活性3个水平探讨了海藻糖合成酶——海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)对高温、高盐及渗透胁迫的响应。龙须菜中4条TPS序列均具有TPS家族保守结构域(Glyco-transf-20)和TPP家族保守结构域(Trehalose-PPase),且属于Class I亚家族。在转录水平上,高盐胁迫主要促进了TPS1、TPS2和TPS4基因的表达,而渗透胁迫则总体抑制了TPS1、TPS2和TPS3基因的表达。在高盐胁迫48 h时, TPS1蛋白含量升高到对照组的2.03倍。在高温和高盐胁迫24 h时, TPS活性升高,而在高盐胁迫48 h及渗透胁迫条件下酶活性降低。可见海藻糖-6-磷酸合成酶参与了龙须菜抗高温和高盐胁迫的应答,但对渗透胁迫不敏感。该研究为提高龙须菜抗逆性及培育抗逆龙须菜品种提供了参考。     

广东南澳岛大型海藻龙须菜与浮游植物对营养盐的竞争利用

广东南澳岛近海是我国龙须菜养殖的重要基地。为了探究龙须菜养殖对藻华防治的贡献,分别于2016年3月、5月和6月在广东南澳岛北部海域不同养殖功能海区进行采样,研究龙须菜养殖前后海水中营养盐含量和结构的变化,分析不同粒径的浮游生物对有机营养盐的水解利用,探讨龙须菜养殖对浮游植物竞争利用营养盐和生长产生的影响。结果表明,研究海区水质较清洁,无机氮磷含量较低,春季至夏季,随着龙须菜和浮游植物生物量增加,溶解无机磷(dissolved inorganic phosphorus,DIP)浓度不断下降,至6月南澳海区成为磷限制海域。在5月龙须菜生长高峰期,龙须菜养殖区和龙须菜鲍鱼混养区的DIP浓度显著低于鲍鱼区和非养殖区,龙须菜养殖区的叶绿素a浓度明显低于其他区域,亮氨酸氨肽酶(leucine amino peptide,LAP)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)活性显著升高,表明龙须菜养殖区浮游植物受到较为明显的营养胁迫。而龙须菜收割后,该养殖区的叶绿素a含量则显著上升,甚至高于其他区域。该结果表明在南澳岛海域,龙须菜养殖通过营养竞争关系(尤其是磷)抑制浮游植物的生长,大规模龙须菜养殖可能有助于抑制有害藻华的发生。     

栉孔扇贝血淋巴中超氧化物歧化酶和过氧化氨酶活性及其性质的研究

于１９９７年１０月－１９９８年１月,从胶州湾贝类养殖场购买栉孔扇贝,分别采用邻苯三酚自氧化法和过氧化氢法测定了其血细胞和血清中的超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）的活力,并对ＳＯＤ类型的鉴别区分、ＳＯＤ和ＣＡＴ的热稳定性以及温度对ＳＯＤ和ＣＡＴ活力的影响进行研究。结果表明,血细胞中ＳＯＤ和 ＣＡＴ活力分别为３１２．７Ｕ和 １２４．４Ｕ,血清中ＳＯＤ和ＣＡＴ活力分别为１０２．３Ｕ和７３．８Ｕ;冻存１０ｄ后,血清中ＳＯＤ的活力丧失２４．６％,而ＣＡＴ的活力丧失４０．８％;血细胞中ＣｕＺｎ－ＳＯＤ和Ｍｎ－ＳＯＤ的活力分别为１９３．４Ｕ和８２．３Ｕ,血清中仅存在ＣｕＺｎ－ＳＯＤ活性;血清中ＳＯＤ的热稳定性很高,在８０℃下保温３０ｍｉｎ后,酶活力仍很高,而ＣＡＴ的热稳定性较低;血清中的ＳＯＤ和ＣＡＴ的最适温度分别为５０℃和４５℃。     

北极细菌Pseudoalteromonas sp.A2对H2O2胁迫的转录组分析

海水中的高溶解氧浓度、低温和UV辐射导致了氧胁迫是北极海洋细菌面临的主要胁迫因素之一。本文对北极细菌Pseudoalteromonas sp.A2对H₂O₂导致的氧胁迫的应答特征进行了转录组测序和基因差异表达的比较分析,以期发现与氧胁迫相关的关键功能基因。研究表明,与对照组相比,1 mmol/L的H₂O₂可导致菌株A2转录组的很大变化,包括109个基因的显著上调与174个基因的显著下调。COG分析表明,在功能已知的基因中,与转录后修饰、蛋白质转换和分子伴侣相关的基因大部分显著上调,而与氨基酸运输和代谢等相关基因则大部分显著下调。值得指出的是,有18个与鞭毛相关的基因和4个与热激蛋白相关的基因显著上调;同时,有9个与细胞色素和细胞色素氧化酶相关的基因和5个与TonB依赖受体相关的基因显著下调。在GO分析表明具有抗氧化活性的18个基因中,只有1个基因的表达显著上调,而有2个显著下调。简言之,RNA-Seq表明,除了传统的抗氧化基因和应激蛋白外,鞭毛相关基因和功能未知基因在菌株Pseudoalteromonas sp.A2的氧胁迫适应性中起着重要作用。该转录组分析和氧胁迫相关基因的发现有助于了解北极细菌的氧胁迫适应机制。     

防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻生长及生理特性的影响

为研究防污剂Irgarol 1051对微藻生长及生理生化特性的影响,以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为材料,分析了Irgarol 1051对P.tricornutum生长、叶绿素a含量、可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量等的影响。结果表明:Irgarol 1051可抑制P.tricornutum的生长,并诱导其产生耐受性;P.tricornutum中叶绿素a、可溶性蛋白质含量及SOD酶活力等均随Irgarol 1051质量浓度的增加而升高,以维持其生长和生理状态;随着Irgarol 1051质量浓度的升高,藻细胞中MDA含量显著增加,表明细胞中活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)过量积累,这将破坏藻细胞的膜结构与功能。研究结果将为探讨Irgarol1051对微藻的效应机制及其环境风险评价提供数据资料和科学依据。