龙须菜（Gracilariopsis lemaneiformis）生活史不同发育阶段对UV-B辐射的响应特征及机理研究

【摘要】本文运用实验生态学的方法，探讨了大型经济红藻龙须菜（Gracilariopsislemaneiformis）生活史不同发育阶段对UV-B辐射的响应特征及UV-B辐射对龙须菜的伤害机理，以期为持续增强的UV-B辐射对大型海藻生长发育的影响提供理论依据，是对全球气候变化生态效应进行的有益探索，同时为海岸资源保护利用提供重要参考。1、龙须菜生活史不同发育时期对UV-B辐射的敏感性研究UV-B辐射对龙须菜果孢子和四分孢子的附着产生24h急性抑制效应，运用概率单位分析获得UV-B辐射对果孢子和四分孢子附着率的24h-ED50分别为244.9J·m-2·d-1和197.7J·m-2·d-1。UV-B辐射对处于分裂期和盘状体期的果孢子及四分孢子产生96h急性抑制效应，通过观察和记录孢子活性的改变，获得UV-B辐射对分裂期果孢子和四分孢子的96h-ED50分别为837.1J·m-2·d-1和760.8J·m-2·d-1，对盘状体期果孢子和四分孢子的96h-ED50分别为1020.7J·m-2·d-1和931.2J·m-2·d-1。实验发现，龙须菜幼体和成体的藻红蛋白含量对UV-B辐射反应强烈而迅速，UV-B辐射对果孢子直立枝和四分孢子直立枝以及成熟的四分孢子体、果孢子体和雄配子体的藻红蛋白含量产生96h急性抑制效应，其96h-ED50分别为1274.6J·m-2·d-1、1228.1J·m-2·d-1、1815.4J·m-2·d-1、1745.0J·m-2·d-1和1734.5J·m-2·d-1。综合分析实验结果可知，龙须菜生活史不同发育时期对UV-B辐射的敏感性不同，表现为孢子附着>分裂期>盘状体期>直立枝>成熟藻体，而四分孢子的发育阶段要比果孢子的发育阶段更为敏感，成熟的雄配子体和果孢子体又要比四分孢子体更加敏感。2、UV-B辐射对龙须菜发育历程的影响高剂量的UV-B辐射能够抑制甚至阻断龙须菜的发育历程，降低发育率，延长发育时间，在龙须菜生活史不同时期阻断其发育历程的UV-B辐射剂量有所差异。阻断龙须菜果孢子和四分孢子附着的发育受阻剂量分别为1152J·m-2·d-1和768J·m-2·d-1。阻断龙须菜果孢子和四分孢子由分裂期发育进入盘状体期的发育受阻剂量分别为240J·m-2·d-1和240J·m-2·d-1。阻断龙须菜果孢子和四分孢子由盘状体期发育为直立枝的发育受阻剂量分别为288J·m-2·d-1和240J·m-2·d-1。致使果孢子体和四分孢子体释放的果孢子或四分孢子不再具有附着能力的发育受阻剂量分别为3600J·m-2·d-1和2880J·m-2·d-1。3、龙须菜早期发育阶段对UV-B辐射的响应特征研究UV-B辐射对龙须菜果孢子和四分孢子的早期发育产生了显著的影响。24J·m-2·d-1UV-B辐射促进龙须菜果孢子的生长发育，使得果孢子直径增加，相对生长率升高，缩短了早期发育时间。而随着UV-B辐射剂量逐渐增加（48~120J·m-2·d-1），龙须菜果孢子的生长发育被抑制，与对照组相比，直径逐渐减小，相对生长率不断降低，发育率越来越低，早期发育时间延长，畸形率大大增加。当UV-B辐射高于48J·m-2·d-1时，龙须菜四分孢子的生长发育也受到抑制，与对照组相比，四分孢子直径减小，相对生长率降低，发育率减少，早期发育时间延长，畸形率增加，这种抑制效应随着UV-B辐射剂量的增加而更加显著。4、UV-B辐射对龙须菜的伤害机理研究处理13d后，0.36~1.80KJ·m-2·d-1的UV-B辐射显著降低了龙须菜的相对生长率，与对照组不同，接受UV-B辐射处理的藻体上出现褪色以及局部坏死的现象。色素含量分析结果表明，随着UV-B辐射剂量的增加和辐射时间的延长，藻红蛋白含量和叶绿素含量显著减少，并且藻红蛋白含量的变化趋势更加明显。UV-B辐射同样能够抑制龙须菜的光合活性，导致光合作用相关参数Fv/Fm、Y(II)、rETRmax、、Ek以及Rubisco含量均呈现下降的趋势。0.36~1.80KJ·m-2·d-1UV-B辐射处理下龙须菜藻体内硝酸还原酶的活性呈现先升高后降低的趋势，说明UV-B辐射改变了龙须菜利用N营养盐的能力。在较低剂量和较短时间内，龙须菜体内O-2含量和H2O2含量变化幅度不大，但随着UV-B辐射剂量的增加和辐射时间的延长，和H2O2不断累积，这表明UV-B辐射诱导了龙须菜体内活性氧含量的增加。过量的活性氧对脂膜造成伤害，导致电解质外渗，引起脂膜渗透率增加；同时因过氧化作用而产生大量有毒物质丙二醛。在UV-B辐射下，龙须菜体内的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，说明抗氧化系统也受到UV-B辐射的较大影响，同时抗氧化系统的变化趋势在一定程度上与活性氧的累积过程相映衬。随着UV-B辐射剂量的增加和辐射时间的延长，龙须菜体内的CPDs显著累积，而紫外吸收物质含量显著减少，暗示着龙须菜对抗UV-B辐射的自我保护能力并不强大。通过透射电镜观察发现，UV-B辐射改变了龙须菜的细胞结构特征，使得体表胶质层变薄，细胞壁加厚，皮层细胞内淀粉粒和叶绿体减少，叶绿体结构被破坏，油滴增加。
【作者】朱琳；
【导师】唐学玺；
【作者基本信息】中国海洋大学，生态学，2014，博士
【关键词】龙须菜；生活史；UV-B辐射；生长；发育；

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