东海原甲藻化感效应对羊栖菜合子生长发育及光合作用的影响

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赤潮频发在全球范围内对海洋生态系统造成了巨大破坏。大型海藻的赤潮抑制效应广受关注,但是赤潮发生对大型海藻的影响却鲜有研究。东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)是引发我国东海近海赤潮暴发的主要藻种,其引发的赤潮对水产养殖业造成了严重的影响,且每年东海原甲藻赤潮暴发期与栽培海藻羊栖菜(Sargassum fusiformis)的有性繁育期重合。本研究选用羊栖菜合子及东海原甲藻作为研究对象,研究了东海原甲藻细胞悬浮液、无细胞滤液、细胞破碎液和脂溶性提取物对羊栖菜合子生长发育及光合活性的影响,以探明东海原甲藻化感效应对羊栖菜苗种繁育的影响,为准确评估赤潮对羊栖菜产业的影响并提供理论依据。主要研究结果如下:(1)在半连续培养条件下,不同浓度梯度东海原甲藻会对羊栖菜合子的生长和光合活性产生抑制作用,且抑制作用随着细胞浓度的增加而增加。在与浓度为0、0.50’10~5、0.75’10~5、1.00’10~5和1.50’10~5 cell m L-1东海原甲藻共培养10天后,羊栖菜合子的体积分别为31.23’10-3、28.54’10-3、25.80’10-3、22.36’10-3和12.05’10-3 mm~3;平均相对生长速率分别为0.26、0.25、0.24、0.23和0.16d-1。快速叶绿素a荧光动力学分析(OJIP-test)结果表明东海原甲藻化感效应主要阻碍了羊栖菜合子PSII受体侧及PSII到PSI的电子传递并使合子部分光化学反应中心失活。(2)在半连续培养条件下,1.00×10~5 cells m L-1东海原甲藻细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)及无细胞滤液(FC)均抑制了羊栖菜合子的生长、叶绿素a合成及光合作用。在培养10天后,对照组、RC、LC、FC处理中合子的体积分别为31.83’10-3、22.55’10-3、19.94’10-3、18.17’10-3mm~3,各组中合子的叶绿素a含量分别为579.60、501.82、562.91和262.15μg g-1。此外,快速叶绿素a荧光动力学分析(OJIP-test)结果表明FC及LC处理对合子的最大量子产率(φPo)、性能指数(PI)、光子捕获性能(PTR)、被捕光子激发电子传递的性能(PET)以及PSII反应中心的密度(RC/ABS)的抑制作用显著大于RC处理。表明东海原甲藻主要通过向细胞外释放化感物质的方式对羊栖菜合子的生长及光合作用产生抑制作用,而RC中可能含有某种能够刺激羊栖菜合子生长的物质,从而在一定程度上抵消了化感物质的抑制作用。(3)在半连续培养条件下,东海原甲藻脂溶性粗提物也能够抑制羊栖菜合子的生长及光合作用。培养2周后,粗提物处理组羊栖菜合子的相对电子传递速率(r ETRmax)、表观光化学效率(a)和最大量子产率(φPo)均受到显著抑制。快速叶绿素a荧光动力学分析(OJIP-test)结果表明东海原甲藻脂溶性提取物抑制了羊栖菜合子PSII的电子传递,使PSII部分光化学反应中心(RC)失活,进而使大量激发能转化为热能被耗散掉。
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