氮磷营养盐对浒苔生长影响的初步探讨

在实验室条件下,设置不同的N、P浓度,研究单因子(P:30μmol/L,N:0～500μmol/L和N:500μmol/L,P:0～30μmol/L)对浒苔(Enteromorpha prolifera)生长的影响。结果表明:在高N、P浓度(N:500μmol/L,P:30μmol/L)条件下浒苔生长态势最好,具有较高的相对生长率(0.451)。添加N可以明显促进浒苔的生长,而且随着添加N浓度的提高促进作用增强,浒苔的相对生长率有较大幅度提高。添加P对浒苔的生长也具有一定的促进作用,但促进作用不如添加N的明显;随着添加P浓度的提高,浒苔的相对生长率提高幅度不大,这说明浒苔生长对N变化更为敏感。     

绿潮藻浒苔微生物高效降解及生物乙醇制备

从绿潮藻暴发海域的底泥和腐烂浒苔(Ulva prolifera)中,筛选出一株可高效降解浒苔纤维素的微生物菌株(F菌株),通过刚果红染色实验以及真菌的ITS分析,鉴定为曲霉属真菌。以浒苔为诱导培养基制备F菌株的粗酶液,测得其滤纸纤维素酶活为34.79 U/m L。在发酵实验中,当酶解条件为6%的粗酶液添加量、反应温度为38℃、反应时间为60 h、pH为6.8时,浒苔纤维素降解效果最好,酶解液发酵乙醇产量最高达到28.98 g/L。     

2017年绿潮浒苔(Ulva prolifera)生理特征及孢子囊形成情况分析

近几年来在我国青岛海域连续暴发的浒苔绿潮造成了巨大的经济损失并且破坏了近海海洋生态系统平衡。因此,浒苔绿潮受到了越来越多的关注。本研究重点关注了绿潮暴发期间不同海域浒苔藻体生理特征和孢子囊形成情况。研究发现,不同海域里浒苔藻体生理特征差异显著,孢子囊比例显著不同,并且观察到漂浮浒苔的原位萌发。2017年5月中旬,我们在苏北浅滩紫菜养殖区域(33.78°N,121.29°E)对筏架绠绳上生长的绿藻,退潮后滩涂散落的绿藻和涨潮时海面上漂浮的绿藻进行为期5天的野外采集。另外,在2017年6月随科考船对浒苔暴发海域的浒苔样本进行采集。采集范围在(33.5°—36.5°N, 120°—124°E)。结果表明,从低纬度到高纬度,浒苔F_v/F_m(光系统Ⅱ最大光化学量子产量)值从0.65逐渐降低至0.3左右;YⅡ(光系统Ⅱ实时光化学量子产量)值也从最高0.5左右降低至最低0.1。此外,定生浒苔F_v/F_m值为0.6—0.8左右,明显高于漂浮浒苔; YⅡ值也有类似趋势。在孢子囊形成比例方面,定生浒苔约有5%藻体形成了孢子囊,而漂浮浒苔中孢子囊形成比例达到20%。数据表明,低纬度区域为浒苔来源地,浒苔生理活性良好,孢子囊形成比例低。随着浒苔往北漂移,其生理活性降低。并且,漂浮浒苔孢子囊形成比例显著性高于定生浒苔。本文认为,浒苔脱离来源区后,孢子囊的快速形成、成熟和孢子释放以及孢子的原位萌发是浒苔生物量激增的重要原因。     

响应面法优化浒苔半纤维素的提取条件及其组分分析

以浒苔(Enteromorpha prolifera)为原料,采用响应面法优化碱性过氧化氢提取半纤维素的条件。在单因素实验的基础上,运用Box-Benhnken中心组合原理,设计四因素三水平实验,确定半纤维素最佳提取条件。采用红外光谱(FT-IR)和离子色谱(IC)分析浒苔半纤维素组分。结果表明,各因素对浒苔半纤维的提取率的影响为:时间温度料液比氢氧化钠浓度。碱性过氧化氢法提取半纤维素的最佳条件为:氢氧化钠浓度为4.8 g/L,提取温度为92℃,提取时间为5 h,料液比1︰70,半纤维素的提取率为56.75%,与预测值57.30%基本一致。FT-IR结果显示,浒苔半纤维素红外吸收光谱中含有明显的木糖和阿拉伯糖的特征吸收峰,为吡喃环结构,由β-糖苷键连接。离子色谱结果表明,浒苔半纤维素主要由木糖和阿拉伯糖组成,含有少量葡萄糖和半乳糖。木糖含量为54.4%,其次为阿拉伯糖,含量为15.3%,葡萄糖和半乳糖含量分别为5.6%和2.7%。     

两种海藻提取物抗水产动物病原菌活性的初步研究

研究了两种大型海藻——羊栖菜(Sargassum fusiforme)、条浒苔(Enteromorpha clathrata)提取物对11种水产动物病原菌的抑制活性。结果显示:羊栖菜乙醇粗提物乙酸乙酯相对溶藻弧菌(Vibrio algi-nolyticus)的抑制作用最明显,抑菌圈可达21.6 mm;薄层层析表明羊栖菜乙醇粗提取物乙酸乙酯相有6条层析带,其中Rf=0.54带对哈氏弧菌(Vibrio harveyi)的抑制作用最强,抑菌圈可达13.6 mm;条浒苔乙醚粗脂对11种水产动物病原菌均表现出了较强的抑制作用,其中对灿烂弧菌(Vibrio splendidus)的抑制作用最强,抑菌圈可达24.7 mm;进一步的实验显示,条浒苔乙醚粗脂3种洗脱组分抗菌性均比粗脂减弱了,而其95%乙醇洗脱组分对恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的抑菌圈仍可达13.8 mm。说明利用羊栖菜、条浒苔为开发海洋药物资源提供了可能。     

光强和二氧化碳浓度变化对浒苔幼苗生长及生理的影响

大气CO2浓度升高引起的海洋酸化如何在光变环境下影响大型海藻固碳量的问题,关系到未来海洋初级生产力的变化趋势。为研究大型海藻对CO2浓度升高和光强变化的响应,本文选取浒苔(Ulva prolifera)幼苗为实验材料,探讨其在不同光强下[80、260μmol/(m2·s)]和两种CO2浓度(正常CO2浓度:400μL/L和高CO2浓度:1 000μL/L)下的生理变化。研究发现,在正常CO2浓度、高光条件下,浒苔幼苗的生长最快,超氧化物特化酶(SOD)活性最高,而过氧化氢酶(CAT)活性在低光、高CO2处理下有最大值。光合色素含量和光系统Ⅱ的光化学效率在不同处理间没有显著性差异,但叶绿素a与类胡萝卜素的比值在低光正常CO2处理下有最大值。同时,高光高CO2处理下,浒苔幼苗的可溶性蛋白含量最低。     

不同盐度、温度及光照对漂浮浒苔生理生态的影响

为研究不同盐度、温度及光照对漂浮浒苔生理生态的影响,我们将实验室内培养的浒苔置于不同盐度、不同温度及不同光照强度条件下培养,测定藻体光合参数。不同盐度条件下,对浒苔叶绿素荧光参数测定结果表明,在盐度为0的条件下,浒苔样品实际量子效率Fv/Fm快速降低,随后Fv/Fm维持在较低水平,在盐度10‰~40‰范围内,在前5天各处理样品Fv/Fm没有明显变化,之后样品Fv/Fm有不同程度的降低。不同实验温度条件下,对浒苔叶绿素荧光参数测定结果表明,在5℃~25℃,浒苔Fv/Fm呈现先上升后下降趋势。不同光照条件下,对浒苔叶绿素荧光参数Fv/Fm进行测定,其数值都在第一天发生了显著降低,之后稍有波动。藻体Fv/Fm变化有所不同,处理的前2天中,所有条件下样品都有相同幅度的降低,处理第三天时,光强400μmol/(m²·s)下比其他光强下的要显著低14%~16%;到培养后期,则以160μmol/(m²·s)下要明显较高,即160μmol/(m²·s)下藻体Fv/Fm的降低总体较为平缓。光照实验表明,浒苔在低光照条件下的实际量子效率要高于高光照条件,且最大量子效率的测定也进一步证实了该结果,表明高光照条件会引起浒苔光合作用能力下降。     

高浓度CO2对条浒苔(Enteromorpha clathrata)生长和一些生理生化特征的影响

本试验利用CO2培养箱，通过不同CO2浓度的空气通气培养，研究高浓度CO2对条浒苔（Enteromorpha clathrata）生长、光合作用及有关生理生化特征的影响。高浓度CO2使得海水中的溶解性无机碳浓度增加，而pH值下降。700μL/L和5000μL/L的CO2浓度培养条件使条浒苔的相对生长速率分别提高了12％和23％。而光合能力均下降25％。5000μL/L的CO2浓度使得条浒苔光合作用光补偿点及无机碳补偿点提高；同时，条浒苔的叶绿素含量及可溶性蛋白含量下降，而可溶性碳水化合物含量增加；另外，条浒苔对NO3的吸收速度增加，而硝酸还原酶活性则下降。700μL/L的CO2浓度比5000μL/L的CO2浓度对这些指标的影响较小。     

浒苔化学成分研究

利用硅胶柱色谱、Sephadex LH-20柱色谱和HPLC等手段,从浒苔Entermorpha prolifera的甲醇提取物中分离得到了5个单体化合物。它们的结构通过波谱分析结合文献对照被鉴定为:胆甾醇(1),132S-羟基脱镁叶绿素a(2),132R-羟基脱镁叶绿素a(3),132S-羟基脱镁叶绿素b(4),phaeophytin a hydroperoxide(5)。化合物2~5均为首次从该种海藻中分离得到。     

浒苔原生质体再生苗对草丁膦与6种抗生素的敏感性

浒苔(Ulva prolifera)是构成黄海绿潮的优势种,通过构建浒苔稳定转化系统,可以为相关基因功能验证提供有力工具。本文以浒苔原生质体再生苗为材料,试验了对除草剂草丁膦和6种抗生素的敏感性,发现浒苔对氨苄青霉素、卡那霉素、硫酸链霉素、Zeocin 4种抗生素不敏感,对氯霉素、潮霉素较敏感,对除草剂草丁膦极为敏感,进一步统计得出草丁膦对浒苔的半致死剂量(LD50)和95%可信限,发现敏感性与光周期明显相关。上述结果为进一步筛选转化子、构建浒苔稳定转化系统打下了基础。     

基于客观分析的多源卫星叶绿素a浓度产品融合方法研究

本文基于Aqua/MODIS、Terra/MODIS和Envisat/MERIS多源卫星叶绿素a浓度产品,研究了客观分析融合方法,制作了西北太平洋海域(0°~50°N,100°~150°E)叶绿素a浓度融合产品,并从有效数据空间覆盖率和产品精度两个方面对融合方法进行了评价。与单传感器以及欧洲太空局发布的GSM模型业务化融合产品相比,客观分析融合产品空间覆盖率明显提高;与收集的2002-2012年间叶绿素a浓度实测数据比较,GSM模型业务化融合产品的匹配数据点为578个,偏差为-0.20 mg/m3,均方根误差为0.37 mg/m3,客观分析法融合产品的匹配数据点为1432个,偏差为-0.21 mg/m3,均方根误差为0.36 mg/m3。结果表明:本文研究的客观分析融合方法在保证融合产品精度的同时可显著提高产品的空间覆盖率,在海洋水色融合应用前景广阔。     

坛紫菜叶状体营养细胞与生殖细胞叶绿素荧光特性比较

利用叶绿素荧光技术对坛紫菜(Porphyra haitanensis)叶状体营养细胞和生殖细胞的光能利用特性进行了比较。结果表明:坛紫菜叶状体营养细胞和雌性生殖细胞的实际量子效率(ΔF/Fm′)差异不明显,但显著高于雄性生殖细胞;快速光曲线测定表明雌、雄藻体营养细胞的最大相对电子传递速率(rETRmax)相近,但显著高于雄性生殖细胞;不同生殖细胞半饱和光强(Ik)无显著差异;在生长光强下,营养细胞和雌性生殖细胞rETR、光化学猝灭(qP)和非光化学猝灭(NPQ)差异不明显,而雄性生殖细胞rETR、qP等荧光参数均显著低于营养细胞和雌性生殖细胞。本文表明坛紫菜叶状体营养细胞和雌性生殖细胞具有较高的光能利用能力,能够将吸收的光能多数用于电子传递,而雄性生殖细胞对光能的利用能力较低。     

低盐胁迫后两种龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)叶绿素荧光特征的对比分析

以龙须菜981品种和其绿色突变型为材料, 运用叶绿素荧光分析技术, 比较低盐胁迫(盐度28和22)下二者光合生理的差异。研究结果证实, 在正常状态下, 龙须菜绿色突变型具有较高的光能利用效率(α)、最大相对电子传递速率(r_ETRmax)、半饱和光强(I_k)和光性能指数(P_Iabs), 表明其光合性能优于龙须菜981。在2种低盐条件下培养3 d, 盐度28处理后, 龙须菜981的最大相对电子传递速率下降了20.4%, 而龙须菜绿色突变型无显著变化, 表明盐度28可使龙须菜981的光合活性减弱。在盐度22培养3 d后, 龙须菜981的最大光量子产量(F_V/F_m)下降幅度高达16.0%, 而龙须菜绿色突变型的下降幅度为11.9%; 龙须菜981电子传递的量子产额(φ_EO)下降了20.3%, 而龙须菜绿色突变型则无显著变化; 另外, 盐度22处理后, 龙须菜981的光能利用效率和最大相对电子传递速率分别下降31.5%和22.1%, 下降幅度均高于龙须菜绿色突变型, 这表明龙须菜绿色突变型光合活性对低盐胁迫的耐受性高于龙须菜981。     

重金属胁迫对杜氏盐藻生长及叶绿素荧光特性的影响

研究了杜氏盐藻Dunaliella salina在不同浓度的Cu2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子胁迫一段时间(24、48、72和96 h)后,叶绿素荧光特性的变化情况。测定的主要参数有:PSII的最大光能转化效率(Fv/Fm)、PSII的潜在活性(Fv/Fo)、PSII的实际光能转化效率(Yield)、相对光合电子传递效率(rETR)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)。研究结果表明,当Cu2+浓度范围在600~800μmol/L时,杜氏盐藻的Fv/Fm、Fv/Fo、Yield、rETR和qP均明显降低,NPQ变化不规律,随着胁迫时间的延长,除qP在96 h时有所上升外,各荧光参数均逐渐降低;Zn2+胁迫下Fv/Fm、Fv/Fo、Yield和rETR随着浓度的增加而降低,NPQ先下降后上升,qP仅在Zn2+浓度范围(800~3200μmol/L)下明显下降,随着胁迫时间的延长,各荧光参数均逐渐降低;Cd2+胁迫下各荧光参数均明显下降,随着胁迫时间的延长,Fv/Fm、Fv/Fo和NPQ先下降后上升,在48 h时达到最低值,Yield、rETR和qP均逐渐降低。在3种重金属离子胁迫下,细胞密度和叶绿素相对含量也显著降低。根据3种重金属离子的半抑制浓度(EC50),其毒性大小顺序为Cu2+Cd2+Zn2+。     

长短期记忆神经网络在叶绿素a浓度预测中的应用

针对传统人工神经网络对叶绿素a浓度预测存在训练速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优,尤其是无法灵活的利用任意长度的历史信息对叶绿素a浓度进行预测等问题,本文根据海洋各要素与叶绿素a浓度之间的长短期依赖程度,对叶绿素a浓度与各要素间的关系进行界定,分别将各要素与叶绿素a浓度之间的长期依赖关系与短期依赖关系分割开来,并且在长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络模型的基础上构建融合的LSTM预测模型,模型中的长期依赖关系与短期依赖关系分别使用不同的神经元,最终在模型的最上层进行长短期融合。本文选取三都澳站位的连续监测资料作为实验数据,实验结果表明本文构建的模型不仅具有训练误差下降快的优点,与其他3种经典的神经网络模型相比,预测精度也有显著提高。     

金属离子对中肋骨条藻的胁迫效应及叶绿素a 合成的影响

研究中肋骨条藻(Skeletonema costatum)生长对不同质量浓度的5种金属离子胁迫的响应,探讨5种金属离子对中肋骨条藻叶绿素a合成的影响.结果显示:生长方面,中肋骨条藻对Cd2+和Ba2+的响应较明显,培养至第10天,Cd2+质量浓度为1、10 mg/L组生长量仅有对照组的59％及43.6％; Ba2+质量浓度为2 mg/L组到第10天是对照组的69.4％,而0.5 mg/L组超过对照组38.9％;中肋骨条藻对其他金属离子的胁迫响应不明显;叶绿素合成方面,Cd2+质量浓度为1 mg/L时,叶绿素a合成量达最高,高于对照组157％;而Ba2+质量浓度为0.5、1 mg/L时,超出对照组的116％和483％;其他金属离子对中肋骨条藻叶绿素a合成均起抑制作用,各个质量浓度组均低于对照组,其中pb2+质量浓度为0.3 mg/L、Mn2+质量浓度为1 mg/L及Li+质量浓度为0.1 mg/L时,叶绿素a含量达最低值,仅为对照组的34.1％、37.5％和17.6％;结论是质量浓度为0.5 mg/L的Ba2+可促进中肋骨条藻的生长及叶绿素的合成,对其产业化规模培养具有重要意义.     

2013年夏季琼东海域营养盐与叶绿素a的周日波动及其影响因素

基于2013年8月琼东海域两个连续站的观测资料,对比分析了近岸站位和陆架站位的营养盐和叶绿素a浓度周日变化特征及其影响因素。结果表明:在垂直分布上,近岸站位S1与陆架站位S2的温跃层减弱了营养盐的向上输运;在时间变化上,S1站底层硅酸盐、硝酸盐和磷酸盐浓度具有半日波动的特点,而S2站的营养盐则不具有周日波动的现象,这说明近岸站位的营养盐受到潮汐作用的影响更显著。S1站的叶绿素a分层不明显,夜间的低值可能体现浮游动物的摄食作用,S2站位的叶绿素a分层明显,夜间没体现浮游动物的摄食作用。总体上,琼东海域近岸站位S1和陆架区站位S2叶绿素a和营养盐周日波动都受到温跃层、潮汐、生物作用和光照的影响,但S1站受潮汐作用影响更显著,且S1站叶绿素a浓度还受到浮游动物摄食作用影响。由于叶绿素a和营养盐受到多种环境要素的影响,使得两者相关性不显著。     

利用叶绿素荧光技术揭示光照、温度和盐度对鼠尾藻嫩芽的影响

采用鼠尾藻嫩芽为实验材料, 研究了不同光强（25～220 μmol/（m2·s））、温度（5～34℃）和盐度（0～60）对其叶绿素荧光参数的影响。测定的叶绿素荧光参数包括光系统II 最大荧光产量（Fv/Fm）、最大潜在相对电子传递速率（RrET,max）、快速光曲线的初始斜率等。结果表明： （1）鼠尾藻嫩芽易受强光、高...     

The distribution of chlorophyll a and its influencing factors in different regions of the Bering Sea

The distribution of chlorophyll a(Chl a) and its relationships with physical and chemical parameters in different regions of the Bering Sea were discussed in July 2010. The results showed the seawater column Chl a concentrations were 13.41–553.89 mg/m2 and the average value was 118.15 mg/m2 in the study areas. The horizontal distribution of Chl a varied remarkably from basin to shelf in the Bering Sea. The regional order of Chl a concentrations from low to high was basin, slope, outer shelf, inner shelf, and middle shelf. The vertical distribution of Chl a was grouped mainly from single-peak type in basin, slope, outer shelf, and middle shelf, where the deep Chl a maxima(DCM) layer was observed at 25–50 m, 30–35 m, 36–44 m, and 37–47 m, respectively. The vertical distribution of Chl a mainly had three basic patterns: standard single-peak type, surface maximum type, and bottom maximum type in the inner shelf. The analysis also showed that the transportation of ocean currents may control the distribution of Chl a, and the effects were not simple in the basin of the Bering Sea. There was a positive correlation between Chl a and temperature, but no significant correlation between Chl a and nutrients. The Bering Sea slope was an area deeply influenced by slope current. Silicate was the factor that controlled the distribution of Chl a within parts of the water in the slope. Light intensity was an important environmental factor in controlling seawater column Chl a in the shelf, where Chl a was limited by nitrate rather than phosphate within the upper water. Meanwhile, there was a positive relationship between Chl a and salinity. Algal blooms broke out at Sta. B6 of the southwestern St. Lawrence Island and Stas F6 and F11 in the middle of the Bering Strait.     

The influence of thermohaline fronts on chlorophyll a concentrations during spring and summer in the southeastern Yellow Sea

A spatial and temporal variation in physiochemical parameters in the southeastern Yellow Sea(YS) is investigated in the spring and summer of 2009 to 2011.Nutrient show a strong negative relationship with chlorophyll a(Chl a) concentration in spring,and the subsurface chlorophyll a maxima(SCM) layer was associated with the nitracline in summer.In summer,the SCM was usually found within or above the pycnocline and at the depths of shoals from the open sea to the coastal sea due to tidal and/or topographical fronts in the southernmost study area.High Chl a concentrations were found in the central southern YS,where the YS cold water layer expanded under the pycnocline and encountered water masses during spring and summer.After a typhoon in the summer of 2011,Chl a concentration increased,especially in the central southern YS,where cold waters occurred below the pycnocline.The results suggest that the development of thermohaline fronts may play an important role in the growth and accumulation of phytoplankton biomass in the upper layer of the southeastern YS during spring and summer.