鎘與氮對石莼屬大型海藻生長、生理生化的效應(yīng)及其機理.pdf

1、以綠藻門(Chlorophyta)綠藻綱(Chlorophyceae)石莼目(Ulvales)石莼科(Ulvaceae）石莼屬（Ulva）植物條滸苔（Ulva clathrata）、滸苔（Ulva prolifera）和緣管滸苔（Ulvalinza）為試驗材料，在形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)方面對該石莼屬植物進行鑒定，研究了不同濃度的鎘(Cd2+)對其生長、生理生化的影響，Cd2+和氮(N)交互作用對其生長、生理生化的影響。比較了其生物學(xué)特征，及

2、其耐Cd2+性差異以及N營養(yǎng)鹽對其Cd2+毒害調(diào)節(jié)效應(yīng)。旨在為石莼屬綠潮爆發(fā)的預(yù)測、預(yù)警及防治措施、篩選大型海藻進行海洋環(huán)境重金屬污染生物修復(fù)、改善近海海域的生態(tài)環(huán)境以及加快大型海藻的開發(fā)利用等提供科學(xué)理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)滸苔呈絲狀，分支較多，分支上面還有二級或三級分支，而緣管滸苔呈長帶狀，沒有分支或分支較少;滸苔和緣管滸苔細胞超微結(jié)構(gòu)中均具有1個片狀葉綠體，貼近細胞壁分布，細胞內(nèi)存在數(shù)量相對較多的淀粉粒，

3、細胞中有細胞核，滸苔細胞壁較厚，而緣管滸苔細胞壁較薄;從滸苔細胞表面結(jié)構(gòu)看，其分支較多，各細胞清晰可見，而緣管滸苔細胞表面附有一蠟質(zhì)層，即使在高倍電鏡下其細胞可見度也不高。并將它們的ITS全長序列在NCBI上進行了BLAST比對，結(jié)果證明與他們同源性較高的品種也正是滸苔和緣管滸苔。
　　 (2)隨著外源Cd2+濃度的增加，條滸苔、滸苔和緣管滸苔鮮重(FW)、相對生長速率(RGR)、葉綠素(Chl)和類胡蘿卜素(Car)含量、Ch

4、l a/Chl b、葉綠素熒光參數(shù)、可溶性蛋白(SP)含量隨著Cd2+濃度的增加均出現(xiàn)下降趨勢，除了Chl外，條滸苔和滸苔的其它指標的降幅要大于緣管滸苔。Cd2+脅迫提高了滸苔和緣管滸苔體內(nèi)Na+、Ca2+、可溶性糖(SS)和脯氨酸(PRO)含量，降低了K+、Mg2+、Cl-、K+/Na+、Ca2+/Na+、游離氨基酸(FAAS)、有機酸(OA)含量。5和10μmol·L-1 Cd2+脅迫下，滸苔和緣管滸苔保持一定的滲透調(diào)節(jié)能力(OAA

5、)，且前者OAA低于后者。兩滸苔OAA的維持部分原因是在低濃度Cd2+脅迫下體內(nèi)具有較高的Na+，K+，Ca2+，F(xiàn)AAS和PRO含量等。滸苔和緣管滸苔對Cd富集隨著外源Cd2+濃度的增加而增加，且滸苔對Cd富集含量比緣管滸苔高。滸苔和緣管滸苔N和P含量隨著外源Cd2+濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，且高Cd2+脅迫下，緣管滸苔吸收N和P含量比滸苔高。相關(guān)性分析顯示，其RGR與Chl、Car、Chl a/Chl b、Yield、rET

6、Rmax、α、OAA、 Cl-、K+/Na+、FAAS、OA和SP呈極顯著正相關(guān)(P≤0.01)，與Cd2+、Ca2+和SS呈極顯著負相關(guān)（P≤0.01）。上述表明，條滸苔、滸苔和緣管滸苔對Cd2+脅迫均較敏感，而維持較高的Car含量、Chla/Chlb、Fv/Fm、Yield、rETRmax、α、OAA，N和P含量，無機離子和有機溶質(zhì)含量等是緣管滸苔耐鎘性高于滸苔的原因。
　　 (3)鎘與氮交互作用顯著影響了滸苔和緣管滸苔生長

7、、光合色素、OAA、Cd富集量、Cd在亞細胞中的分布和Cd的化學(xué)形態(tài)。在非鎘(0 Cd)處理中，滸苔的FW和RGR隨著N濃度的增加有所下降，而緣管滸苔呈現(xiàn)上升趨勢，兩石莼飽和滲透勢均呈下降趨勢;在20μmol·L-1 Cd(LCd)和80μmol·L-1 Cd(HCd)處理下，兩石莼的FW和RGR均隨著N濃度的增加而增加，LCd水平上，滸苔飽和滲透勢隨著N營養(yǎng)鹽的增加而下降，而緣管滸苔飽和滲透勢相反，HCd水平上，兩石莼飽和滲透勢隨著N

8、營養(yǎng)鹽的增加均下降。在相同的Cd2+水平上，兩石莼色素含量、葉綠素熒光參數(shù)、K+、Mg2+、Cl-、NO3-、SP、FAAS、OA、Cd富集量、亞細胞中Cd分布和Cd化學(xué)形態(tài)含量、N和P含量均隨著N濃度的增加呈上升趨勢，且緣管滸苔上升幅度比滸苔大，Na+、Ca2+、SS和PRO隨著N濃度的增加呈下降趨勢。相同N水平上，隨著Cd2+濃度的增加，滸苔的OAA逐漸下降，而緣管滸苔在LCd處理下OAA上升，在HCd處理下則呈下降趨勢。兩石莼生長

9、、色素含量、葉綠素熒光參數(shù)、K+、Mg2+、Cl-、SP、FAAS、OA、P含量均隨著外源Cd2+濃度的上升而逐漸下降，且滸苔各指標的下降趨勢比緣管滸苔大，Na+、Ca2+、Cl-、NO3-、SS、PRO、Cd富集量、亞細胞中Cd分布和Cd化學(xué)形態(tài)含量隨著Cd2+濃度的上升而增加。Cd在兩石莼亞細胞中分配為:細胞壁＞細胞核＞可溶組分＞葉綠體＞線粒體，其提取態(tài)主要以解毒的NaCl和HAC提取態(tài)存在。上述結(jié)果表明，缺N條件下，滸苔比緣管滸苔