營(yíng)養(yǎng)元素氮和硼對(duì)龍須菜生理代謝的影響.pdf

1、龍須菜是江蘺屬中一種重要的產(chǎn)瓊膠紅藻，同時(shí)其在生長(zhǎng)過(guò)程中能大量吸收海水中的碳、氮、磷等元素，從而可改善海水環(huán)境。藻類(lèi)生長(zhǎng)過(guò)程中不僅需要大量營(yíng)養(yǎng)元素，微量元素也是必不可少的。氮元素是海洋藻類(lèi)生長(zhǎng)所必需的的大量營(yíng)養(yǎng)元素。近年來(lái)，近岸水域氮磷的富營(yíng)養(yǎng)化已成為全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題，這可能對(duì)藻體的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生影響。硼在海洋藻類(lèi)中是一個(gè)重要的微量元素，相對(duì)于陸地的缺硼環(huán)境，海洋環(huán)境中的硼濃度較高，因此不會(huì)出現(xiàn)缺硼問(wèn)題，但是高硼濃度會(huì)帶來(lái)潛在的硼毒性問(wèn)

2、題。探究大量營(yíng)養(yǎng)元素氮和微量元素硼對(duì)龍須菜生理代謝的影響，可為龍須菜的生產(chǎn)養(yǎng)殖提供理論依據(jù)。
　　用自然海水預(yù)培養(yǎng)龍須菜一周后，直接在自然海水中添加 NH4Cl使氨氮濃度為835μmol·L-1，對(duì)龍須菜進(jìn)行高氨氮脅迫處理，通過(guò)測(cè)定海水中氨氮濃度的變化和藻體氨基酸、可溶性蛋白、藻紅蛋白、碳氮元素的含量及GS、GOGAT、GDH、AS的活力等指標(biāo)，探討龍須菜在高氨氮脅迫下氮庫(kù)及氮代謝的響應(yīng)。此實(shí)驗(yàn)分為長(zhǎng)期氨氮脅迫和短期氨氮脅迫兩個(gè)部

3、分：長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)周期為12天，每隔2天更換海水；短期實(shí)驗(yàn)周期為72小時(shí)，期間不更換海水。長(zhǎng)期氨氮脅迫對(duì)龍須菜的氮庫(kù)及氮代謝的影響結(jié)果表明：與對(duì)照組相比，高氮組龍須菜的游離氨基酸含量在第3天顯著升高，其中天冬氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺分別升高了10、7和30倍。絲氨酸和丙氨酸的含量在第9天顯著上升，第12天分別高于對(duì)照組2.0和1.8倍。酪氨酸和異亮氨酸在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中基本保持穩(wěn)定。谷氨酸是龍須菜中含量最豐富的氨基酸，在高氮組的整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中呈

4、現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì)，第12天比對(duì)照組高約1.3倍。說(shuō)明當(dāng)外源氮濃度充足時(shí)，龍須菜能迅速將氮源儲(chǔ)存在氨基酸庫(kù)中，其中酰胺形式的氨基酸起主要儲(chǔ)存作用。可溶性蛋白和藻紅蛋白含量在第6天分別上升了35.2％、41.4%，而總碳含量基本保持穩(wěn)定，氮元素不斷積累，碳氮比值逐漸減小。由此推測(cè)為確保氮庫(kù)的正常運(yùn)作和碳元素含量的穩(wěn)定不變，呼吸作用和光合作用可能會(huì)加強(qiáng)，為氮代謝提供大量的能量和代謝中間產(chǎn)物。高氮組的GS、GOGAT、GDH、AS的活力

5、第12天與對(duì)照組均無(wú)顯著性差異。但在短期氨氮脅迫的實(shí)驗(yàn)中有不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，氨氮濃度在72小時(shí)的時(shí)候已經(jīng)降到204μM，此時(shí)龍須菜已經(jīng)處于非高氮脅迫的狀態(tài)了，這可能就是導(dǎo)致長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)中酶活沒(méi)有出現(xiàn)顯著性變化的原因。氨氮脅迫1小時(shí)龍須菜的GOGAT活力就出現(xiàn)顯著升高（P<0.05），3小時(shí)后 GS和GOGAT活力也顯著上升（P<0.01）。72小時(shí)內(nèi)，龍須菜的AS活力一直保持著平穩(wěn)的狀態(tài)，未出現(xiàn)顯著性變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境中的氨氮濃度較高

6、時(shí)，龍須菜GS/GOGAT循環(huán)途徑對(duì)外源氨氮的吸收同化起到至關(guān)重要的作用，另外 GDH可作為一個(gè)氨氮解毒機(jī)制，但是它的主要作用應(yīng)該還是分解谷氨酸提供碳骨架，確保氨氮的高效吸收。
　　對(duì)于微量元素，我們也探討了硼脅迫對(duì)龍須菜生長(zhǎng)及生理特征的影響，結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)之前取汕頭市南澳島不同地點(diǎn)的海水，通過(guò)電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）檢測(cè)海水中硼濃度在0.0934~0.375mmol·L-1范圍之間。用人工海水（硼濃度設(shè)置為0.375

7、 mmol·L-1）預(yù)培養(yǎng)龍須菜一周后后，設(shè)置4個(gè)水平的硼濃度處理，分別為缺硼組（0 mmol·L-1），對(duì)照組（0.375 mmol·L-1），高硼組（3.75 mmol·L-1），硼過(guò)量組（37.5 mmol·L-1）。實(shí)驗(yàn)周期為12天，每隔兩天更換新鮮海水及測(cè)定藻體的日特定生長(zhǎng)速率、藻膽蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和抗氧化酶活力等生理生化指標(biāo)。龍須菜在硼脅迫下的生理生化響應(yīng)結(jié)果表明，與對(duì)照組（0.375 mmo

8、l·L-1）相比，缺硼組（0 mmol·L-1）和高硼組（3.75 mmol·L-1）龍須菜呈紅褐色，日特定生長(zhǎng)速率無(wú)顯著差異；缺硼組龍須菜第6天的葉綠素a與第9天的別藻藍(lán)蛋白顯著下降；高硼組的藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白、葉綠素a和可溶性糖顯著下降，PPO和CAT活力顯著上升。硼過(guò)量組（37.5 mmol·L-1）的龍須菜在第6天完全變綠，日特定生長(zhǎng)速率出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，光合色素和可溶性糖含量、PPO和CAT酶活力均顯著下降。可見(jiàn)，水體中含有過(guò)高或過(guò)