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

1、本文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)的方法,探討了大型經(jīng)濟(jì)紅藻龍須菜(Gracilariopsis lemaneiformis)生活史不同發(fā)育階段對(duì)UV-B輻射的響應(yīng)特征及UV-B輻射對(duì)龍須菜的傷害機(jī)理,以期為持續(xù)增強(qiáng)的UV-B輻射對(duì)大型海藻生長(zhǎng)發(fā)育的影響提供理論依據(jù),是對(duì)全球氣候變化生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行的有益探索,同時(shí)為海岸資源保護(hù)利用提供重要參考。
　　1、龍須菜生活史不同發(fā)育時(shí)期對(duì)UV-B輻射的敏感性研究
　　UV-B輻射對(duì)龍須菜果孢子和四分孢

2、子的附著產(chǎn)生24 h急性抑制效應(yīng),運(yùn)用概率單位分析獲得 UV-B輻射對(duì)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(duì)處于分裂期和盤狀體期的果孢子及四分孢子產(chǎn)生96 h急性抑制效應(yīng),通過(guò)觀察和記錄孢子活性的改變,獲得UV-B輻射對(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),龍須菜幼體和成體的藻紅蛋白含量對(duì)UV-B輻射反應(yīng)強(qiáng)烈而迅速,UV-B輻射對(duì)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(chǎn)生96 h急性抑制效應(yīng),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(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,龍須菜生活史不同發(fā)育時(shí)期對(duì) UV-B輻射的敏感性不同,表現(xiàn)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(duì)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(zhǎng)發(fā)育時(shí)間,在龍須菜生活史不同時(shí)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(jìn)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(duì)UV-B輻射的響應(yīng)特征研究
　　UV-B輻射對(duì)龍須菜果孢子和四分孢子的早期發(fā)育產(chǎn)生了顯著的影響。24 J·m-2·d-1 UV-B輻射促進(jìn)龍須菜果孢子的生長(zhǎng)發(fā)育,使得果孢子直徑增加,相對(duì)生長(zhǎng)率升高,縮短了早期發(fā)育時(shí)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(zhǎng)發(fā)育被抑制,與對(duì)照組相比,直徑逐漸減小,相對(duì)生長(zhǎng)率不斷降低,發(fā)育率越來(lái)越低,早期發(fā)育時(shí)間延長(zhǎng),畸形率大大增加。當(dāng)UV-B輻射高于48 J·m-2·d-1時(shí),龍須菜四分孢子的生長(zhǎng)發(fā)育也受到抑制,與對(duì)照組相比,四分孢子直徑減小,相對(duì)生長(zhǎng)率降低,發(fā)育率減少,早期發(fā)育時(shí)間延長(zhǎng),畸形率增加,這種抑制效應(yīng)隨著UV-B輻射劑量的增加而更加顯著。
　　4、UV-B輻射對(duì)龍須菜的傷害機(jī)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(duì)生長(zhǎng)率,與對(duì)照組不同,接受UV-B輻射處理的藻體上出現(xiàn)褪色以及局部壞死的現(xiàn)象。色素含量分析結(jié)果表明,隨著UV-B輻射劑量的增加和輻射時(shí)間的延長(zhǎng),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(shì)更加明顯。UV-B輻射同樣能夠抑制龍須菜的光合活性,導(dǎo)致光合作用相關(guān)參數(shù) Fv/Fm、Y(II)、rETRmax、α、Ek以及Rubisco含量均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。0.36~1.80

9、KJ·m-2·d-1 UV-B輻射處理下龍須菜藻體內(nèi)硝酸還原酶的活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),說(shuō)明 UV-B輻射改變了龍須菜利用 N營(yíng)養(yǎng)鹽的能力。在較低劑量和較短時(shí)間內(nèi),龍須菜體內(nèi)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(shí)間的延長(zhǎng),O?2-和H2O2不斷累積,這表明UV-B輻射誘導(dǎo)了龍須菜體內(nèi)活性氧含量的增加。過(guò)量的活性氧對(duì)脂膜造成傷害,導(dǎo)致電解質(zhì)外滲,引起脂膜滲透率增加;同時(shí)因過(guò)氧化作用而產(chǎn)生大量有毒物

10、質(zhì)丙二醛。在UV-B輻射下,龍須菜體內(nèi)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(shuō)明抗氧化系統(tǒng)也受到UV-B輻射的較大影響,同時(shí)抗氧化系統(tǒng)的變化趨勢(shì)在一定程度上與活性氧的累積過(guò)程相映襯。隨著UV-B輻射劑量的增加和輻射時(shí)間的延長(zhǎng),龍須菜體內(nèi)的CPDs顯著累積,而紫外吸收物質(zhì)含量顯著減少,暗示著龍須菜對(duì)抗 UV-B輻射的自我保護(hù)能力并不強(qiáng)大。通過(guò)透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),UV-B輻射改變了龍須菜的細(xì)胞結(jié)