温度和光照强度对5种海洋单胞藻类生长及类胡萝卜素类物质积累的影响
本论文通过单因素实验研究了不同温度条件和不同光照强度条件下培养的5种海洋单细胞藻类（等鞭金藻塔溪堤品系H29，球等鞭金藻，纤细角毛藻，牟氏角毛藻和三角褐指藻）的生长变化，并且利用高效液相色谱实验技术(HPLC)定性定量分析其类胡萝卜素类物质（叶绿素-a、β-胡萝卜素、岩藻黄素、叶黄素）积累的变化情况，为探索5种海洋单细胞藻类的最适培养环境条件及获取高产岩藻黄素的环境控制条件提供充分的理论和实验依据，同时为筛选高产岩藻黄素藻种提供相关的基础数据和实验技术。其研究结果如下: 1.温度条件对5种海洋单细胞藻类生长的影响 本实验对5种海洋单胞藻类设置5个温度梯度(15、20、25、30、35℃)使用加倍的f/2培养基完成12天的培养周期，在周期内在第0、3、6、9、12天内使用血球计数板法对细胞数量进行计数统计，并在培养结束进行藻液离心进行冷冻干燥获得藻类干重值。实验结果表明，等鞭金藻塔溪堤品系H29的细胞密度随着培养时间逐渐增大，15、20、30、35℃组的藻细胞到第9天后密度不再增长，只有25℃组的细胞密度始终在增长，在第12天达到最大值2.365×106个/mL，各组最后达到的细胞密度范围在4.710×105-2.365×106个/mL。20℃和25℃的特定生长率最大，两者间无显著差异性（P＞0.05）。35℃组特定生长率最小，为15.67％。球等鞭金藻的细胞密度随培养时间呈现逐渐增大趋势，在15、25、30、35℃组的细胞在第9天后数量不再增大，只有20℃组的藻细胞密度始终在增长，在第12天达到最大值2.682×106个/mL。各组最后达到的细胞密度范围在1.065-2.683×106个/mL之间。20℃组的特定生长率最大，达到39.02％，显著高于其他温度处理组(P＜0.05)。35℃组的特定生长率出现最低值为13.10％。牟氏角毛藻的细胞密度随着培养时间逐渐增大，基本一直到第12天细胞密度都在增大，在第12天30℃组的细胞密度达到最大值为2.294×106个/mL。至第12天达到细胞密度范围在4.403×105-2.294×106个/mL之间。15、25、30、35℃温度处理组的特定生长率值差异不显著（P＞0.05），20℃组的值最低，值为3.69％。纤细角毛藻的细胞密度随培养时间逐渐增大，基本在第6天细胞密度不再增长，只有20℃组在第9天后细胞密度出现不再增长，并在第12天达到最大值为2.222×106个/mL。SGR值也是在20℃组达到最大值为40.22％。三角褐指藻在15、20、25、30、35℃组的细胞密度随培养时间逐渐增大，而30、35℃组的细胞密度随着培养时间并没有出现明显增长，并且35℃组在第12天细胞密度出现负增长。本实验结论是等鞭金藻塔溪堤品系H29最适生长温度是20-25℃，球等鞭金藻最适生长温度是20℃，牟氏角毛藻最适温度是25-35℃，纤细角毛藻最适生长温度是20℃，三角褐指藻耐热性较差，最适生长温度是15℃。不同温度条件对5种海洋微藻干重影响均不显著（P＞0.05）。实验设计使用600mL培养液培养的5种海洋微藻，由于营养盐物质初始添加量都是一定的，因此其生物量干重的增加量保持稳定。 2.光照强度条件对5种海洋单胞藻类的生长影响 本实验对5种海洋单胞藻类设置5个光照强度梯度(50、100、150、200、250μmolm-2s-1)使用加倍的f/2培养基完成12天的培养周期，在周期内在第0、3、6、9、12天内使用血球计数板法对细胞数量进行计数统计，并在培养结束进行藻液离心进行冷冻干燥获得藻类干重值。本实验结果是等鞭金藻塔溪堤品系H29在12天细胞密度达到最大值，其中150μmolm-2s-1组与200μmolm-2s-1组的细胞密度值最大，但两者没有明显的差异性。在第12天时各个光照处理组的细胞密度值范围在1.219-2.365×106个/mL之间。200μmolm-2s-1组的SGR明显高于其他光照处理组，最大值达到24.20％。球等鞭金藻的细胞密度在150μmolm-2s-1组与200μmolm-2s-1组的第12天的细胞密度较其他处理组高，二者间差异也不显著，达到1.867-1.881×106个/mL。各个光照强度处理组的细胞密度范围在1.219-2.253×106个/mL之间。200μmolm-2s-1与250μmolm-2s-1组的SGR值差异性不显著，均高于其他处理组。牟氏角毛藻在200μmolm-2s-1组到第12天时达到的细胞密度值最高，均值为2.202×106个/mL。200μmolm-2s-1组的SGR值明显高于其他光照处理组，SGR均值为27.73％。纤细角毛藻至第12天时，250μmolm-2s-1组的细胞密度值最高，均值达到1.382×106个/mL。第12天5个光照强度处理组的密度范围在7.475×105-1.731×106个/mL之间。三角褐指藻在第12天200μmolm-2s-1处理组的细胞密度值最高，平均值达到2.202×106个/mL。三角褐指藻在50μmolm-2s-1、100μmolm-2s-1与200μmolm-2s-1组的SGR值明显高于其他光照处理组，三者之间差异不显著，平均值为17.64％-19.77％左右。本实验结论是等鞭金藻塔溪堤品系H29的最适光照强度为200μmolm-2s-1，球等鞭金藻的最适光照强度是150-200μmolm-2s-1，牟氏角毛藻的最适光照强度是200μmolm-2s-1，三角褐指藻的最适光照强度是200μmolm-2s-1。不同光照强度条件处理对5种海洋微藻的细胞干重量的影响均不显著（P＞0.05）。实验设计使用600mL培养液培养的5种海洋微藻，由于营养盐物质添加量都是一定的，因此其生物量干重的增加量保持稳定。 3.温度条件对5种海洋单胞藻类体内类胡萝卜素类物质积累的影响 本实验对5个温度梯度处理下(15、20、25、30、35℃)的5种海洋单胞藻类体内的4种色素（叶绿素-a、β-胡萝卜素、岩藻黄素、叶黄素）进行浸提，使用液相色谱系统进行定性定量分析。实验结果显示等鞭金藻塔溪堤品系H29的岩藻黄素、β-胡萝卜素含量随温度的变化趋势基本与叶绿素-a一致，在15℃处理组中值最大，并且叶绿素-a与岩藻黄素的含量比值基本维持在3左右。球等鞭金藻的β-胡萝卜素与岩藻黄素含量随温度的变化趋势也是与叶绿素-a含量变化趋势相一致，在15℃处理组中达到最大值。岩藻黄素含量随温度的变化范围在2.033-4.686mg/g之间。牟氏角毛藻的β-胡萝卜素、岩藻黄素以及叶黄素的含量随温度的变化趋势与叶绿素-a的变化基本保持一致，岩藻黄素的含量最大值出现在35℃组，变化范围在1.919-5.736mg/g之间。纤细角毛藻的四种色素含量随温度的变化趋势也是呈现一致的现象。岩藻黄素含量最大值出现在30℃组，值为4.573mg/g，约为叶绿素-a含量的3倍。岩藻黄素含量值的波动范围在2.070-4.573mg/g之间，其值始终较高。三角褐指藻的叶绿素-a、β-胡萝卜素、岩藻黄素、叶黄素四种色素变化趋势基本保持一致，最高值均出现在30℃，其值分别为10.186mg/g、2.336mg/g、3.045mg/g、0.698mg/g。本实验结论是5种海洋单胞藻类在不同温度条件下的捕光色素（叶绿素-a、β-胡萝卜素、岩藻黄素）含量变化趋势基本一致，在是最适温度下含量均较高，光保护色素（叶黄素）的含量受温度变化的影响较小。等鞭金藻的叶绿素-a与岩藻黄素的比值随温度变化稳定在3左右，说明该比值可作为物种的分类依据。 4.光照强度条件对5种海洋单胞藻类类胡萝卜素类物质积累的影响 本实验对5个光照强度梯度处理下(50、100、150、200、250μmolm-2s-1)的5种海洋单胞藻类体内的4种色素（叶绿素-a、β-胡萝卜素、岩藻黄素、叶黄素）进行浸提，使用液相色谱系统进行定性定量分析。实验结果表明等鞭金藻塔溪堤品系H29的叶绿素-a含量最高值出现在150μmolm-2s-1，其值为9.616mg/g。β-胡萝卜素的含量最大值出现在100μmolm-2s-1，为3.146mg/g。叶绿素-a/岩藻黄素的值大约稳定在3左右，岩藻黄素含量最大值为3.462mg/g。球等鞭金藻四种色素含量变化趋势基本保持一致，叶绿素-a含量最高值出现在100μmolm-2s-1处，变化范围在2.797-11.174mg/g之间。β-胡萝卜素的含量最高值为10.540mg/g，岩藻黄素最高值为3.860mg/g，变化范围在1.845-3.860mg/g之间。叶黄素的含量随光照强度变化波动的范围较小，范围为0.178-1.840mg/g。牟氏角毛藻的叶绿素-a含量最高值在50μmolm-2s-1组为4.260mg/g，β-胡萝卜素最高值出现在200μmolm-2s-1组达到1.756mg/g，岩藻黄素在50μmolm-2s-1组达到最大值为2.232mg/g。叶黄素含量变化范围在0.129-1.276mg/g。纤细角毛藻的叶绿素-a最高值出现在50μmolm-2s-1组为4.245mg/g，β-胡萝卜素含量波动范围为0.119-0.325mg/g。岩藻黄素的含量最高值在50μmolm-2s-1组为2.434mg/g。叶黄素的最高值出现在250μmolm-2s-1组为1.277mg/g。三角褐指藻的叶绿素-a、岩藻黄素含量在低光照组含量均较高，高光照组出现含量降低，最大值分别为5.35mg/g、2.75 mg/g。β-胡萝卜素、叶黄素在三角褐指藻体内的含量较低，受光照强度的影响也较小。本实验结论是光照强度会影响光合作用，与海洋单胞藻类细胞内相关色素的合成有着十分密切的关系。各个藻种的捕光色素（叶绿素-a、β-胡萝卜素、岩藻黄素）含量随光照强度变化的趋势基本一致，在低光照组含量较高，以促进光合作用，为生长供给足够的能量。光保护色素（叶黄素）含量在高光照组上升，以保护藻细胞免受高光破坏。
海洋单胞藻类;温度梯度;光照强度;生长发育;类胡萝卜素类物质
中国海洋大学
硕士
渔业
王巧晗;宫庆礼
2015
中文
S968.4
80
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）