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缘管浒苔、小珊瑚藻和鼠尾藻对东海原 甲藻克生效应的实验研究 Effects of three macroalgae Ulva linza, Corallina pilulifera and Sargassum thunbergii on the growth of the red tide microalgae Prorocentrum donghaiense under laboratory conditions 学 校 中国海洋大学 学 生 王仁君 专 业 生态学 2007年 4月 24日 Contents Introduction Materials and methods Results Discussion and conclusion 98 California Noctiluca Bloom Florida Red Tide Bloom of Karenia brevis Texas Brown Tide Bloom of Aureoumbra 1999 Prorocentrum micans bloom, Maine 选题的背景 赤潮爆发 有害赤潮的生物种类 There are more than 4000 species of phytoplanktons in marine ecosystem 300 species are known to be, or suspected to be, or have the potential to be harmful algal species. About 80 toxic species and about 200 noxious species This list has increased remarkably in recent years. 0 20 40 60 80 100 120 Bohai Yellow sea East China sea South China sea Efficiency 50s 60s 70s 80s 90s 50 90年代中国不同海区赤潮发现次数统计 形成有害赤潮的原因种 甲藻类 硅藻类 针胞藻类 蓝藻类 定鞭藻类 赤潮的危害 对 人 类 健 康 的 影 响 毒素 中国沿海地区因食用贝类 引起的一些中毒事件 时间 地点 毒素 中毒人数 死亡人数 食用贝类 名称 藻种 1 9 6 7 - 7 9 浙江 P S P 423 23 N as s ar i u s s u c c i n s t u s ND 1 9 8 6 . 1 台湾 P S P 30 2 S ol e t e l l i n a di ph os P r ot og on y au l ax t am ar e n s e s 1 9 8 6 . 1 1 福建 ( P S P ? ) 136 1 R u di t ap e s ph i l l i pe n e n s i s G y m n od i n i u m s p ( ?) 1 9 8 9 . 2 广东 P S P 5 - P i n n a pe c t i n at a ND 1 9 8 9 . 1 1 福建 ( P S P ? ) 4 1 N . s u c c i n s t u s ND 1 9 9 1 . 2 台湾 P S P 8 - S .di ph os A l e xa n dr i u m t am ar e n s e s 1 9 9 1 . 3 广东 ( P S P ? ) 4 2 P e r n a v i r i di s ND 1 9 9 4 . 6 浙江 ( P S P ? ) 5 1 N . s u c c i n s t u s ND 对水产养殖业、旅游：可持续发展 被赤潮逼死的 龙虾 国内外有害赤潮防治的现状 有 害 赤 潮 的 治 理 方 法 物 理 方 法 生 物 方 法 化 学 方 法 粘土法 超声波法 过滤法 网箱沉降法 气幕法 微生物法 利用生物间的拮抗作 用抑制赤潮生物的生长 利用海洋滤食性动物 去除赤潮生物法 直接灭杀法 凝聚剂沉淀法 天然矿物絮凝法 竞争有限的营 养盐或光照 分泌种间克生 物质 在 短期内有效，但会对环境造 成不同程度的破坏 (Jeong,2000) 对环境无 二次污染 种间拮抗 效应 asler (1949） 首次发现了高等水生植物对微藻具有克生效应 Kogan (1989), 孙文浩等 (1989), Van Aller(1985) 证明了淡水生态系统中大型水生 植物对微藻克生效应的普遍性， 以及克生效应具有专一性的特点 Arther(1949), Marshall (1948), Fong (1986) 大型海藻与海洋微藻的丰度随时 间和季节而变化，但是两者生物 量总是呈负相关 水生生物间克生效应的研究现状 Jin and Dong (2003)的研究发现大型海藻 孔石莼的新鲜组织和干粉末对赤潮异弯 藻和塔玛亚历山大藻具有克生效应，赤 潮异弯藻与孔石莼新鲜组织和干粉末共 存时，正常的赤潮异弯藻细胞逐渐失去 活动力，变得圆和膨胀，最后破裂 大藻与微藻间克生效应的研究现状 Algicidal acitivity of the fresh tissue and the dry powder of U. pertusa on H. akashiwo(A. original shape cell;B. cells become immobilw, round and swollen;C, cells are ruptured)(Jin,2003) Wang et al(2007)研究了共培养体系中 大型海藻孔石莼的新鲜组织对四种 赤潮微藻生长的影响，证明大型海 藻均能明显抑制微藻的生长，并且 能够分泌某种相生相克类化合物抑 制共培养体系中微藻的生长。 Effects of fresh macroalgal thalii on growth of dinoflagellase in co-culture.(Wang et al.,2007) 大藻与微藻间克生效应的研究现状 1 迄今为止，对大 型海藻与海洋微 藻间非营养性的 相互作用了解的 还非常少 2 针对大型海藻与 有害赤潮微藻间 克生效应的研究 还处于其发展的 初级阶段。 3 对大型海藻的研 究主要集中在绿 藻，其余藻类涉 及的较少 因此，我们有必要对大型海藻与赤潮微藻间的克生效 应进行全面系统的研究。 大型海藻与微藻间克生效应的研究的不足 大型海藻缘管浒苔 Ulva linza （ 绿藻 ） 、 小珊瑚藻 Corallina pilulifera(红 藻 )、 鼠尾藻 Sargassum thunbergii (褐藻 )等是海洋环境的内生种 ， 并广泛 分布于我国沿海水域 Corallina piluliferaPostl et Ruprl Sargassum thunbergii Mertl.O.Kuntze Ulva linza Linnaeus 大型海藻 Materials 甲藻类 东海原甲藻 Prorocentrum donghaiense Lu, 2001 世界性种，广泛分布于沿海、河 口和大洋海域。中国的渤海、东 海、香港和南沙群岛等水域也有 分布，是形成赤潮的主要种类之 一。 图 A：壳面观（示意图）； 图 B-C：壳面观（ LM，示细胞壳 板和顶刺 methods 大型海藻 新鲜组织 培养水过滤液 干粉末 组织抽提物 赤潮微藻 控制赤潮 排除了营养盐、光照 和 pH等因素的影响 大藻干粉末 20g 加入 1000ml蒸馏水 (或甲醇 、 乙醚 、 丙 酮和氯仿 )20 C黑暗环境晃动抽提 10000g高速离心 上清液 沉淀部分加蒸馏水 (或甲醇 、 乙醚 、 丙酮和氯仿 ) 连续抽提次合并 40 C减压旋转蒸发 黑色抽提物 加入 100ml蒸馏水 (或甲醇 、 乙醚 、 丙 酮和氯仿 )重新溶解 蒸馏水 (或甲醇、乙醚、丙酮 和氯仿 )母液 组织提取物的制备 Results: 三种大藻新鲜组织对东海原甲藻生长作用 添加不同剂量的缘管浒苔 (a)、 小 珊瑚藻 (b) 和鼠尾藻 (c) 的新鲜组 织对东海原甲藻生长的作用 。 在 各个添加剂量下三种大型海藻对 东海原甲藻的生长具有具有抑制 作用 ， 并且缘管浒苔和小珊瑚藻 在高剂量的情况下能使其完全致 死 。 0; 0.625; 1.25; 2.5; 5; 10; 15 g-wetl-1 三种大藻干粉末对东海原甲藻生长作用 0; 0.3; 0.6; 1.2; 2.4g-dry l-1 添加不同剂量的缘管浒苔 (a)、 小 珊瑚藻 (b) 和鼠尾藻 (c) 的干粉末 对东海原甲藻生长的作用 。 在各 个添加剂量下三种大型海藻对东 海原甲藻的生长具有对东海原甲 藻具有强烈的抑制作用 ， 并在高 剂量的情况下能使其完全致死 。 从 EC50可以看出，三 种大型海藻新鲜组 织对东海原甲藻的 抑制作用由强到弱 依次为小珊瑚藻 缘 管浒苔 鼠尾藻 从 EC50可以看出，三种 大型海藻干粉末对东海 原甲藻的抑制作用由强 到弱依次为 小珊瑚藻 鼠尾藻 缘管浒苔 三种大藻新鲜组织和干粉末对东海原甲藻生长的 EC50 三种大藻组织蒸馏水和有机溶剂提取物对东海原甲藻生长的 EC50 三种大型海藻的组织蒸馏水提取 物对东海原甲藻具有抑制效应， 但无致死效应较高浓度的甲醇 提取物对东海原甲藻具有致死效 应，但是乙醚、丙酮和氯仿提取 物对东海原甲藻无抑制效应。 。 control ： initial addition ( ) semi-continuous addition ( ) Treatment ： initial addition( ) semi-continuous addition( ) 无论在一次性添加方式还是半连续添加方式下 ， 缘管浒苔 (a)、 小珊瑚藻 (b)和鼠尾藻 (c)的培养水过滤液对东海原甲藻 均有显著的影响 三种大藻培养水过滤液对东海原甲藻生长作用 三种大型海藻的新鲜组织和干粉末对东海原甲藻的生长均有强烈 的抑制作用，在较高的浓度下还能完全使其致死，证明了三种大 型海藻对东海原甲藻具有克生效应，并且三种大型海藻对东海原 甲藻的克生效应具有普遍性。 三种大型海藻的组织蒸馏水和甲醇提取物对东海原甲藻的生长 皆有抑制作用，这表明三种大型海藻组织中具有抑制东海原甲藻 生长的克生物质，并且其克生物质是有极性的。这进一步证明克 生物质的存在是三种大型海藻对东海原甲藻产生克生效应的主要 方式之一。 通过大型培养水过滤液对东海原甲藻的抑制作 用，说明这三种大型海藻新鲜组织能够向环境 中释放克生物质来抑制东海原甲藻的生长 。 讨论和结论 克生物质的 提取、分离 和鉴定 克生效应 的存在 继续研究的问题 有效预防和控制 赤潮 在读期间学习成果 1. Wang RJ, Xiao H, Zhang PY, Qu L, Cai HJ, Tang XX. Journal of Integrative Plant Biology 2006, (48)12: 1415-1423.(SCI) 2. Wang RJ, Xiao H, Zhang PY, Qu L, Cai HJ, Tang XX. Journal of Applied Phycology. 2007(19),4: 109-121.(SCI) 3. Wang RJ, Xiao H, Wang Y, Zhou WL, Tang XX. Journal of Sea Research. In press .(SCI) 4 Wang RJ, Xiao H, Tang XX. J. Exp.Mar. Biol. Ecol. (needing revision) 5. 王仁君 ，唐学玺，冯蕾，肖慧，曲良，蔡恒江 应用生态学报 .2006. 17(12):2421-2425. 6. 冯蕾 , 唐学玺， 王仁君 , 肖慧，李扬 . 中国海洋大学学报 . 2006， 363(3)： 421-426. 7. 冯蕾 , 肖慧， 王仁君 , 唐学玺，李永祺 . 海洋环境科学 . 2006， 35(3):25-28. 8. 曲良，肖慧， 王仁君 ，董栋，冯朝，唐学玺 . 中国海洋大学学报 . (出版中 ) 9. Xie ZhH, Xiao H, Cai HJ, Wang RJ, Tang XX. International Review of Hydrobiology. 2006, 91(6). P.555. 10. 周文礼，王悠，肖慧， 王仁君 ，曲良，唐学玺武汉大学学报 (理学版 ). (出版中 ) (EI 收录 ) 11. 冯蕾，肖慧，孟祥红，唐学玺， 王仁君 .武汉大学学报 (理学版 ). 2006, 52(2)： 225-229. (EI 收录 ) SUBMITTED MANUSCRIPTS 1.Wang RJ, Wang Y,Xiao H, Tang XX. Allelopathic inhibition to three red tide microalgae Heterosigma akashiwo, Alexandrium tamarense and Prorocentrum donghaiense by etracts of macroalgae Sargassum thunbergii. Journal of marine system. (SCI) 2.Wang RJ, Wang Y,Xiao H, Tang XX. Allelopathic Effects of Unsaturated Fatty Acids, Isolated from the macroalga Sargassum thunbergii, against red tide microalgae. Journal of Sea Research.(SCI) 致 谢 感谢所有授我以业的老师。 感谢美国西雅图太平洋大学的 Prof. Timonthy.Nelson. 感谢所有与我同舟共济的同学。 感谢给予我平静与温暖的家人和爱人。 谨以此致谢，路还长，唯勤勉前行。 国家自然科学基金（ 30270258和 40506028） 山东省优秀中青年科学家科研奖励基金（ 03BS120）