龍須菜(Gracilariopsislemaneiformis)生活史不同發(fā)育階段對UV-B輻射的響應特征及機理研究.pdf

1、本文運用實驗生態(tài)學的方法,探討了大型經濟紅藻龍須菜(Gracilariopsis lemaneiformis)生活史不同發(fā)育階段對UV-B輻射的響應特征及UV-B輻射對龍須菜的傷害機理,以期為持續(xù)增強的UV-B輻射對大型海藻生長發(fā)育的影響提供理論依據,是對全球氣候變化生態(tài)效應進行的有益探索,同時為海岸資源保護利用提供重要參考。
　　1、龍須菜生活史不同發(fā)育時期對UV-B輻射的敏感性研究
　　UV-B輻射對龍須菜果孢子和四分孢

2、子的附著產生24 h急性抑制效應,運用概率單位分析獲得 UV-B輻射對果孢子和四分孢子附著率的24 h-ED50分別為244.9 J·m-2·d-1和197.7 J·m-2·d-1。UV-B輻射對處于分裂期和盤狀體期的果孢子及四分孢子產生96 h急性抑制效應,通過觀察和記錄孢子活性的改變,獲得UV-B輻射對分裂期果孢子和四分孢子的96 h-ED50分別為837.1 J·m-2·d-1和760.8 J·m-2·d-1,對盤狀體期果孢子和四

3、分孢子的96 h-ED50分別為1020.7 J·m-2·d-1和931.2 J·m-2·d-1。實驗發(fā)現,龍須菜幼體和成體的藻紅蛋白含量對UV-B輻射反應強烈而迅速,UV-B輻射對果孢子直立枝和四分孢子直立枝以及成熟的四分孢子體、果孢子體和雄配子體的藻紅蛋白含量產生96 h急性抑制效應,其96 h-ED50分別為1274.6 J·m-2·d-1、1228.1 J·m-2·d-1、1815.4 J·m-2·d-1、1745.0 J·m-

4、2·d-1和1734.5 J·m-2·d-1。綜合分析實驗結果可知,龍須菜生活史不同發(fā)育時期對 UV-B輻射的敏感性不同,表現為孢子附著>分裂期>盤狀體期>直立枝>成熟藻體,而四分孢子的發(fā)育階段要比果孢子的發(fā)育階段更為敏感,成熟的雄配子體和果孢子體又要比四分孢子體更加敏感。
　　2、UV-B輻射對龍須菜發(fā)育歷程的影響
　　高劑量的UV-B輻射能夠抑制甚至阻斷龍須菜的發(fā)育歷程,降低發(fā)育率,延長發(fā)育時間,在龍須菜生活史不同時期阻

5、斷其發(fā)育歷程的UV-B輻射劑量有所差異。阻斷龍須菜果孢子和四分孢子附著的發(fā)育受阻劑量分別為1152 J·m-2·d-1和768 J·m-2·d-1。阻斷龍須菜果孢子和四分孢子由分裂期發(fā)育進入盤狀體期的發(fā)育受阻劑量分別為240 J·m-2·d-1和240 J·m-2·d-1。阻斷龍須菜果孢子和四分孢子由盤狀體期發(fā)育為直立枝的發(fā)育受阻劑量分別為288 J·m-2·d-1和240 J·m-2·d-1。致使果孢子體和四分孢子體釋放的果孢子或四分

6、孢子不再具有附著能力的發(fā)育受阻劑量分別為3600 J·m-2·d-1和2880 J·m-2·d-1。
　　3、龍須菜早期發(fā)育階段對UV-B輻射的響應特征研究
　　UV-B輻射對龍須菜果孢子和四分孢子的早期發(fā)育產生了顯著的影響。24 J·m-2·d-1 UV-B輻射促進龍須菜果孢子的生長發(fā)育,使得果孢子直徑增加,相對生長率升高,縮短了早期發(fā)育時間。而隨著 UV-B輻射劑量逐漸增加(48~120 J·m-2·d-1),龍須菜果孢

7、子的生長發(fā)育被抑制,與對照組相比,直徑逐漸減小,相對生長率不斷降低,發(fā)育率越來越低,早期發(fā)育時間延長,畸形率大大增加。當UV-B輻射高于48 J·m-2·d-1時,龍須菜四分孢子的生長發(fā)育也受到抑制,與對照組相比,四分孢子直徑減小,相對生長率降低,發(fā)育率減少,早期發(fā)育時間延長,畸形率增加,這種抑制效應隨著UV-B輻射劑量的增加而更加顯著。
　　4、UV-B輻射對龍須菜的傷害機理研究
　　處理13 d后,0.36~1.80 K

8、J·m-2·d-1的UV-B輻射顯著降低了龍須菜的相對生長率,與對照組不同,接受UV-B輻射處理的藻體上出現褪色以及局部壞死的現象。色素含量分析結果表明,隨著UV-B輻射劑量的增加和輻射時間的延長,藻紅蛋白含量和葉綠素含量顯著減少,并且藻紅蛋白含量的變化趨勢更加明顯。UV-B輻射同樣能夠抑制龍須菜的光合活性,導致光合作用相關參數 Fv/Fm、Y(II)、rETRmax、α、Ek以及Rubisco含量均呈現下降的趨勢。0.36~1.80

9、KJ·m-2·d-1 UV-B輻射處理下龍須菜藻體內硝酸還原酶的活性呈現先升高后降低的趨勢,說明 UV-B輻射改變了龍須菜利用 N營養(yǎng)鹽的能力。在較低劑量和較短時間內,龍須菜體內O?2-含量和H2O2含量變化幅度不大,但隨著UV-B輻射劑量的增加和輻射時間的延長,O?2-和H2O2不斷累積,這表明UV-B輻射誘導了龍須菜體內活性氧含量的增加。過量的活性氧對脂膜造成傷害,導致電解質外滲,引起脂膜滲透率增加;同時因過氧化作用而產生大量有毒物

10、質丙二醛。在UV-B輻射下,龍須菜體內的SOD活性和CAT活性增加,GPx活性、GR活性、AsA含量以及T-AOC先升后降,說明抗氧化系統(tǒng)也受到UV-B輻射的較大影響,同時抗氧化系統(tǒng)的變化趨勢在一定程度上與活性氧的累積過程相映襯。隨著UV-B輻射劑量的增加和輻射時間的延長,龍須菜體內的CPDs顯著累積,而紫外吸收物質含量顯著減少,暗示著龍須菜對抗 UV-B輻射的自我保護能力并不強大。通過透射電鏡觀察發(fā)現,UV-B輻射改變了龍須菜的細胞結