扁浒苔（Ulva compressa）的分子 鉴定及生活史的初步研究

对绿潮的主要组成种类之一扁浒苔进行了分子鉴定和生活史的初步研究。ITS 序列分析结果显示,12 个样品聚为3 个类群,即Ulva-linza-procera-prolifera（LPP） 复合体类群（7 个样品）、Ulva compressa类群（4个样品） 以及Ulva flexuosa 类群（1个样品）。扁浒苔的生活史主要包括单性生殖、无性生殖和有性生殖3 种方式,单性生殖最为常见,有性生殖相对 较少。     

盐度对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体萌发生长及藻体繁殖的影响

黄海绿潮起源于苏北浅滩,每年夏天漂移到青岛沿岸泛滥成灾,对生态环境造成严重破坏。苏北浅滩受沿岸径流输入影响,盐度变化范围大,青岛海域盐度较稳定,稍高于苏北浅滩。盐度对浒苔微观繁殖体萌发、藻体生长及繁殖过程具有重要作用,通过室内连续受控实验,系统研究了固定盐度(5、10、15、20、25、30、33、35)和变化盐度(盐度逐渐降低)对浒苔微观繁殖体固着、萌发、藻体生长和繁殖不同阶段的影响,主要结论如下:固着阶段,盐度5不利于浒苔微观繁殖体的固着,盐度10～35对微观繁殖体固着的影响不显著,相同盐度下,孢子的固着量显著高于配子。萌发阶段,不同盐度(5～35)及不同盐度变化形式对微观繁殖体(孢子和配子)的萌发没有显著影响,孢子的萌发速度快于配子,最终均能完全萌发。生长阶段,低盐(5～15)不利于浒苔幼苗的生长。繁殖阶段,当盐度≤10时,浒苔不进行生殖活动;盐度15～35范围内,浒苔可以产生微观繁殖体,完成一个完整的生活史;在绿潮形成过程中,孢子的生殖策略为K对策,配子的生殖策略为R对策。上述结论表明,在苏北浅滩和青岛海域,盐度不是限制浒苔发生发展及繁殖过程的关键环境因子,明确了盐度在绿潮发生...     

环介导等温扩增联合横向流动试纸条快速检测扁浒苔(Ulva compressa)的研究

本研究将环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)与横向流动试纸条(lateral flow dipstick,LFD)的可视化检测方法结合,建立了扁浒苔(Ulva compressa)的LAMPLFD快速检测技术。该方法以扁浒苔的内转录间隔区(ITS1-5.8S-ITS2)序列为检测靶标,设计了3对特异性引物(其中,上游内引物由生物素标记)和1条异硫氰酸荧光素标记的探针。结果表明,LAMP最适反应温度为63°C,扩增时间为60 min,从核酸扩增到LFD结果判读需70 min。利用LAMP-LFD可特异性检出扁浒苔,对浒苔、曲浒苔、缘管浒苔和孔石莼等石莼属绿藻以及塔玛亚历山大藻、无纹环沟藻、东海原甲藻、锥状斯克里普藻和赤潮异弯藻等常见微藻的检测结果为阴性。该方法最低可检测到0.1 pg的扁浒苔基因组DNA,是以Uco ITS-F3和Uco ITS-B3为特异性引物的PCR方法的100倍。对实际样品的检测结果表明,LAMP-LFD方法检测扁浒苔与传统的形态学观察的结果一致。因此,该方法可快速、特异地检测出扁浒苔,而且操作简单,仪器设备依赖性低,有潜力成为扁浒苔现场检测的常规技术手段。     

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(Ulva prolifera)漂浮生态型的分枝表型及其可塑性

黄海绿潮由浒苔漂浮生态型主导,普遍认为其具有高度分枝的表型特征,但始终缺乏形态学的量化表征。本研究针对浒苔的分枝表型,通过广泛采集漂浮生态型与定生群体样本,使用最高分枝级数和一级分枝密集度两个形态学指标进行了量化表征,结果表明,定生浒苔普遍仅有一级分枝或无分枝,而漂浮生态型分枝级数最高可达五级,其一级分枝密集度是定生浒苔的5.8倍,说明漂浮生态型的分枝程度显著高于定生浒苔。另外,无论自然条件还是人工培养条件下,发现漂浮生态型分枝表型的可塑性也明显强于定生群体。上述结果提示,高度分枝表型是漂浮生态型重要的漂浮适应性特征;而分枝表型的强可塑性,可能有助于其适应漂浮过程中多变的海洋环境。上述结论可为后续深入研究提供形态学量化指标和重要理论依据。     

绿藻浒苔对浮游植物群落结构影响研究

为了解浒苔(Enteromorpha prolifera)对浮游植物群落的影响,于2011年7月末在青岛第三海水浴场附近海域,现场采集了浒苔鲜组织和含自然浮游植物群落的海水,进行了10d 的浒苔与浮游植物群落室内受控共培养实验。设计4个处理,包括1个对照组和3个实验组,每个处理设置3个平行。对照组未添加浒苔,实验组分别按照0.8(低)、2.4(中)和7.2 g/L(高)的湿质量进行添加。研究结果表明,在整个共培养期间,硅藻的生长受到了浒苔明显的抑制,在3个不同的实验组细胞丰度显著降低(ANOVA, P<0.05),降幅分别达到84.1%、92.1%和95.3%。优势种长菱形藻(Nitzschia longissima)在高实验组的第10天,细胞丰度更是低至对照组的0.38%。甲藻丰度在各组皆表现出先升高后降低的趋势,优势种利玛原甲藻(Prorocentrum lima)在高实验组的第3天,细胞丰度高达对照组的98.7倍。浒苔通过影响浮游植物细胞丰度和优势种演替,改变了浮游植物的群落结构。高密度浒苔的存在会使浮游植物优势种组成趋于单一,物种多样性程度和群落稳定性大为降低。但是,浒苔对单细胞浮游植物的克生作用可以抑制赤潮藻的过度繁殖,有益于赤潮的生物防治和水域环境的生态修复。     

青岛近海浒苔光谱特征研究

针对从2008年以来,每年夏季我国黄海南部暴发大面积的浒苔(Enteromorpha)灾害,对海洋环境及经济造成不利影响的状况,为了进一步研究浒苔特性,为利用遥感手段监测浒苔提供一定的理论依据,通过实地测量不同条件下浒苔的光谱反射率曲线,定性分析了浒苔的光谱特征。结果表明,浒苔的基本光谱特征表现为在蓝光波段和红光波段形成反射谷,在绿光波段形成反射峰,而在近红外波段反射率明显增大,形成高反射峰。因此将红光波段和近红外波段作为敏感波段,利用NDVI(归一化植被指数)提取遥感图像上的浒苔信息,可取得较好效果,有利于浒苔监测。     

2015年黄海浒苔演变特征的遥感分析

为揭示2015年黄海区域浒苔演变特征, 利用MODIS(moderate-resolution imaging spectrometer)数据, 通过计算漂浮藻类指数(floating algae index, FAI)建立了浒苔信息的数据集, 进而获取了浒苔的时空变化规律特征。研究发现, 5月13日浒苔条带最早出现在苏北近岸, 之后浒苔条带向北和向东漂移, 浒苔覆盖面积逐渐变大; 向北漂移的浒苔逐渐发展成大规模聚集的形态, 而向东的条带仍旧是分散的形态; 向北漂移的浒苔条带6月12日到达半岛顶端后出现大规模登陆的情况, 登陆的依次顺序为乳山—青岛—海阳; 在苏北近岸的浒苔一直持续到8月5日。对2015年浒苔时空演变特征与往年情况进行初步对比分析, 发现其与2013年浒苔漂移路径和登陆过程存在显著差异, 具有很强的年际差异。     

基于SAR快速提取浒苔信息应用研究

2008年6月以来青岛近海出现的大面积浒苔对青岛奥帆赛场造成严重影响。如何快速、准确地发现浒苔,对治理浒苔具有显著的指导作用。采用卫星遥感数据,尤其是SAR数据对浒苔进行监测,运用一种基于区域增长面向对象的影像尺度分割方法,调整影像的分割尺度,快速提取浒苔信息,在浒苔遥感监测中效果显著。     

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。     

不同氮磷比值下浒苔与石莼的竞争作用研究

近年来,海水富营养化导致近海海域大型海藻过量繁殖,成为世界性的环境问题。自2007年以来,浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,造成巨大经济损失。为探究浒苔大规模暴发与氮磷比值(N/P)的关系,及其与其他大型绿藻在不同N/P下的竞争机制,研究了浒苔(Ulva prolifera)与石莼(Ulva lactuca)在不同N/P下单独培养和共培养时的生长情况,探究了浒苔及石莼生长的变化;结合苏北浅滩海域现场N/P的调查结果,分析了浒苔绿潮暴发的可能机制。研究结果表明：(1)浒苔单独培养时,在一定范围内高N/P能促进浒苔的生长,氮对于浒苔的影响大于磷。(2)石莼单独培养时,低N/P下石莼长势最好,但改变N/P对石莼的影响并不显著。(3)浒苔和石莼共培养时,浒苔生长受到了一定限制,低N/P下浒苔生长受限更显著。(4)苏北浅滩海域高N/P更适合浒苔的生长,可能是浒苔绿潮能够大规模暴发的原因之一。     

应用二温式PCR检测诊断爱德华氏菌病

根据爱德华氏菌(Edwardsiella)的16S rDNA基因序列设计一对特异性引物,用二温式PCR对6株爱德华氏菌均扩增出与预期大小相一致的576 bp产物,而对嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、温和气单胞菌(Aeromonas sobria)、荧光假单胞菌(Pseudcmonas fluoroscercs)、柱状屈挠杆菌(Cytophaga columnaris)、链球菌(Streptococcus)、葡萄球菌(Staphylococci)、弧菌(Vibrio)、大肠杆菌(Escherichia colibacillus)和沙门氏菌(Salmonella)等10种病原体的扩增,结果全为阴性。该二温式PCR可以检测到1 pg的爱德华氏菌DNA模板和48个菌体。本实验建立的二温式PCR为爱德华氏菌病的早期诊断与有效的防治提供了快速检测方法,对水产品的食品安全有重要的意义。     

不同状态浒苔对东海原甲藻生长的影响

近年来富营养化等海洋污染现象日益加重,我国近海每年都会暴发浒苔绿潮和微藻赤潮现象。本文在实验室模拟条件下,研究了不同状态不同含量的浒苔（Ulva prolifera）,即浒苔新鲜藻体、浒苔培养液和浒苔干粉末与东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）共培养时产生的竞争抑制作用。结果表明,浒苔新鲜藻体、浒苔培养液和浒苔干粉末在初始质量含量大于1 g/L的条件下都会对东海原甲藻产生抑制作用,浒苔干粉末的抑制强度远远超过浒苔培养滤液和浒苔新鲜藻体。在二者共培养时,出现了“低促高抑”的现象,即浒苔含量较低时会促进东海原甲藻的生长,而高含量的浒苔则抑制东海原甲藻的生长,且抑制作用随浒苔含量的升高而增大。浒苔对东海原甲藻的这种抑制作用,一方面可能来自于营养物质的竞争和消耗,另一方面可能来自于浒苔释放的化感物质对东海原甲藻产生的影响。利用浒苔对东海原甲藻的抑制作用,可为东海原甲藻赤潮的生物防治提供一种思路与方法。     

温度和光照对孔石莼光合作用的影响

采用叶绿素荧光分析技术对孔石莼（Ulva pertusa）在不同温度及光照强度影响下的光合作用活性进行研究。结果表明孔石莼在温度相对较低的10℃和20℃下光合活性较强,而在较高的30℃下,光合作用受到抑制,处于光抑制状态的藻体能够通过加强自身热耗散以及启动光系统间的状态转换来实现逆境下的光保护,孔石莼对光照依赖性较低,...     

贝藻混养生态系统模拟实验研究

2013年4~6月,在室内采用实验生态学的方法进行了海湾扇贝(Argopecten irradias)和孔石莼(Ulva pertusavar)4种配比模式的混养实验。各实验组扇贝密度均为48只/m3,孔石莼密度分别为55、121、255和338g/m3。每周采样测定水体中营养盐(NH4-N、NO3-N、NO2-N、PO4-P)的含量及养殖生物的生长情况。扇贝与孔石莼的混养实验结果表明,在养殖系统中引入孔石莼可以改善养殖环境,扇贝和孔石莼的适宜混合比例为1︰1(贝肉湿质量:藻类湿质量)能取得较好的生态效应。     

潮间带大型海藻孔石莼和鼠尾藻对铜胁迫的生理响应

以潮间带大型海藻孔石莼(Ulvapertusa)及鼠尾藻(Sargassumthunbergii)为试材,研究了不同Cu~(2+)浓度(0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 mg/L)胁迫下海藻中叶绿素含量、光合特性和ATP酶活性的响应变化。结果表明,随Cu~(2+)浓度增加,孔石莼及鼠尾藻的光合色素含量、叶绿素荧光参数包括光能利用效率(alpha)、最大相对电子传递速率(rETRm)、半饱和光强(IK)及PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)随胁迫浓度升高均呈下降趋势,其中孔石莼F_v/F_m下降幅度更大;2种海藻中Na~+K~+-ATP及Ca~(2+)Mg~(2+)-ATP酶活性总体上随Cu~(2+)浓度的升高亦呈降低趋势,且孔石莼降低幅度尤为显著。这些结果表明,随胁迫程度加剧,孔石莼及鼠尾藻光合作用受抑,代谢酶活性降低,藻体遭受不可逆的严重损伤,处理体现出较明显的剂量效应;二者相比,鼠尾藻相比孔石莼对铜胁迫具更强的耐受性;叶绿素荧光参数F_v/F_m测定结果极其稳定且与胁迫程度相关极显著,可作为海藻生长及生理代谢对重金属耐受性的有效评价指标。     

在流水系统中浒苔对营养盐吸收和转化的模拟实验

在实验室内选用不进行营养盐加富的流水系统模拟研究了浒苔（Ulva prolifera）对海水营养盐的吸收,测定了浒苔体内不同形态的碳、氮、磷的含量变化,探讨了浒苔对海水中碳、氮、磷3种生源要素的转化作用。结果显示,流动海水的实验体系是一个能给藻体创造稳定环境的模拟装置,可以不断地给藻体更新海水和补充营养盐。浒苔对海水中溶解无机氮（DIN）、溶解有机氮（DON）、溶解无机磷（DIP）和溶解有机磷（DOP）都有吸收作用,其平均吸收速率分别为10.87 μmol·g^-1·d^-1、2.41 μmol·g^-1·d^-1、0.183 μmol·g^-1·d^-1和0.023 μmol·g^-1·d^-1。光照时段的DTN和DTP的平均吸收速率与无光照时段的平均吸收速率没有显著差异（P>0.05）。浒苔对海水中无机形态的营养盐的吸收量高于对该元素的有机形态的吸收量;而浒苔的体内有机形态的成分均远高于无机形态的成分。浒苔对无机形态的氮、磷和碳转化为自身有机形态的转化效率分别为：97.33%,99.99%和96.84%。以上结果表明,浒苔能快速吸收无机形态的生源要素并转化为有机形态,能够加快生源物质进入生态系统的物质循环。     

Uptake of platinum group elements by the marine macroalga, Ulva lactuca

Uptake of environmentally relevant platinum group elements (PGE) by the marine macroalga, Ulva lactuca, has been studied. Removal of nM concentrations of Rh(III), Pd(II) and Pt(IV) added to filtered sea water appeared to proceed via pseudo-first-order kinetics, with respective forward rate constants of either 0.0039 or 0.0042 h^− 1, 0.0058 or 0.0096 h^− 1 and 0.0017 or 0.0032 h^− 1, depending on whether an irreversible or reversible reaction was invoked. The (quasi-) equilibrium distribution coefficients, derived from linear fits to uptake (sorption) isotherms, were about 1400, 900 and 350 mL g^− 1 on a dry mass basis for Rh, Pd and Pt, respectively. With increasing sea water pH, over the range 7.9 to 8.4, uptake of Rh by Ulva increased considerably, whereas a small increase in Pt removal was observed; in contrast, uptake of Pd exhibited no clear dependence on pH. The percentage of metal taken up that was internalised within cells, evaluated by washing selected algal samples in 3 mM EDTA, was about 40% for Rh, 80% for Pd and 95% for Pt. Results of this study were interpreted in terms of what is known about the aqueous speciation of PGE in sea water. Thus, Rh exists as cationic hydrated chloride complexes which are readily adsorbed at the algal surface. Palladium has an exceptional affinity for organic ligands, and uptake (and internalisation) appears to be governed by competition for Pd²⁺ from aqueous and algal binding sites. Platinum (IV) exists predominantly as a series of (mainly) negatively charged chloride and mixed hydroxychloride complexes that have little propensity to interact with the algal surface; however, its high degree of internalisation requires at least some interaction with specific and perhaps physiologically active sites.     

不同磷酸根含量的孔石莼多糖体外抗氧化活性研究

利用多糖结构修饰原理,制备磷酸化孔石莼(Ulva pertusa)多糖(PU),并对其进行体外抗氧化活性研究。将多聚磷酸钠与三偏磷酸钠混合后作为磷酸化反应试剂,与孔石莼多糖U反应制备不同磷酸根含量的孔石莼多糖PU。通过磷元素含量分析,确定成功制备不同磷酸根含量的孔石莼多糖衍生物PU,并测定不同磷酸根含量的孔石莼多糖PU与孔石莼多糖U对羟自由基、超氧阴离子清除能力以及金属螯合能力。实验发现通过本方法制备得到的PU6磷酸根含量最高为10.47%。综上所述,不同磷酸根含量的孔石莼多糖体外抗氧化活性不同,与孔石莼多糖U相比,磷酸根含量最高的PU6表现出最强的羟自由基清除作用。在100μg/mL多糖浓度下, PU6表现出最强的金属鳌合能力。     

易变石莼的正选择基因挖掘及环境适应性进化机制解析

浒苔是研究生长、发育和环境适应性进化的最具吸引力的模式物种,也是食品、能源和高附加值化合物开发的潜在来源。浒苔的快速生长的特性使它们成为沿海生物地球化学循环的重要贡献者,但同时它们形成的绿潮和生物淤积也会造成严重的环境问题。到目前为止,石莼属中只有易变石莼（Ulva mutabilis）完成了基因组测序。为了进一步了解析石莼属绿藻的进化机制,我们分析了来自易变石莼U. mutabilis, 莱茵衣藻Chlamydomonas reinhardtii和团藻Volvox carteri三个物种的3905个单拷贝同源基因,最终在易变石莼中获得了63个受到正选择的同源基因。进一步的功能分析显示,这些正选择基因参与了光合作用、氨基酸和蛋白质合成、信号转导途径以及压力响应,这也为石莼属绿藻的快速生长及沿海环境适应性提供了证据。