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1、緣管滸苔、小珊瑚藻和鼠尾藻對(duì)東海原 甲藻克生效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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 學(xué) 校 中國(guó)海洋大學(xué) 學(xué) 生 王仁君 專 業(yè) 生態(tài)學(xué) 2007年 4月 24日 Contents Introduction Materials and methods Result
2、s 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 選題的背景 赤潮爆發(fā) 有害赤潮的生物種類 There are more than 4000 species of phytoplanktons in marine ecosystem 300 species are known to be, or su
3、spected 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年代中國(guó)不同海區(qū)赤潮發(fā)現(xiàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì) 形成有害赤潮
4、的原因種 甲藻類 硅藻類 針胞藻類 藍(lán)藻類 定鞭藻類 赤潮的危害 對(duì) 人 類 健 康 的 影 響 毒素 中國(guó)沿海地區(qū)因食用貝類 引起的一些中毒事件 時(shí)間 地點(diǎn) 毒素 中毒人數(shù) 死亡人數(shù) 食用貝類 名稱 藻種 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 臺(tái)灣 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 ? ) 1
5、36 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 廣東 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 臺(tái)灣 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 廣東 ( P S P ? ) 4 2 P e
6、 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 對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、旅游：可持續(xù)發(fā)展 被赤潮逼死的 龍蝦 國(guó)內(nèi)外有害赤潮防治的現(xiàn)狀 有 害 赤 潮 的 治 理 方 法 物 理 方 法 生 物 方 法 化 學(xué) 方 法 粘土法 超聲波法 過濾法 網(wǎng)箱沉降法 氣幕法 微生物法 利用生物間的拮抗作 用抑制赤潮生物的生長(zhǎng) 利用海洋濾食性動(dòng)物 去除赤潮生物法 直接滅殺法 凝聚劑沉淀法 天然礦物絮凝法 競(jìng)爭(zhēng)有限的營(yíng) 養(yǎng)鹽或光照 分泌種間克生 物質(zhì) 在 短期內(nèi)有效，但會(huì)對(duì)環(huán)境造 成不同程度的破壞 (Je
7、ong,2000) 對(duì)環(huán)境無(wú) 二次污染 種間拮抗 效應(yīng) asler (1949） 首次發(fā)現(xiàn)了高等水生植物對(duì)微藻具有克生效應(yīng) Kogan (1989), 孫文浩等 (1989), Van Aller(1985) 證明了淡水生態(tài)系統(tǒng)中大型水生 植物對(duì)微藻克生效應(yīng)的普遍性， 以及克生效應(yīng)具有專一性的特點(diǎn) Arther(1949), Marshall (1948), Fong (1986) 大型海藻與海洋微藻的豐度隨時(shí) 間和季節(jié)而變化，但是兩者生物 量總是呈負(fù)相關(guān) 水生生物間克生效應(yīng)的研究現(xiàn)狀 Jin and Dong (2003)的研究發(fā)現(xiàn)大型海藻 孔石莼的新鮮組織和干粉末對(duì)赤潮異彎 藻和塔瑪亞歷山
8、大藻具有克生效應(yīng)，赤 潮異彎藻與孔石莼新鮮組織和干粉末共 存時(shí)，正常的赤潮異彎藻細(xì)胞逐漸失去 活動(dòng)力，變得圓和膨脹，最后破裂 大藻與微藻間克生效應(yīng)的研究現(xiàn)狀 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)研究了共培養(yǎng)體系中 大型海藻孔石莼
9、的新鮮組織對(duì)四種 赤潮微藻生長(zhǎng)的影響，證明大型海 藻均能明顯抑制微藻的生長(zhǎng)，并且 能夠分泌某種相生相克類化合物抑 制共培養(yǎng)體系中微藻的生長(zhǎng)。 Effects of fresh macroalgal thalii on growth of dinoflagellase in co-culture.(Wang et al.,2007) 大藻與微藻間克生效應(yīng)的研究現(xiàn)狀 1 迄今為止，對(duì)大 型海藻與海洋微 藻間非營(yíng)養(yǎng)性的 相互作用了解的 還非常少 2 針對(duì)大型海藻與 有害赤潮微藻間 克生效應(yīng)的研究 還處于其發(fā)展的 初級(jí)階段。 3 對(duì)大型海藻的研 究主要集中在綠 藻，其余藻類涉 及的較少 因此，我們有必
10、要對(duì)大型海藻與赤潮微藻間的克生效 應(yīng)進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。 大型海藻與微藻間克生效應(yīng)的研究的不足 大型海藻緣管滸苔 Ulva linza （ 綠藻 ） 、 小珊瑚藻 Corallina pilulifera(紅 藻 )、 鼠尾藻 Sargassum thunbergii (褐藻 )等是海洋環(huán)境的內(nèi)生種 ， 并廣泛 分布于我國(guó)沿海水域 Corallina piluliferaPostl et Ruprl Sargassum thunbergii Mertl.O.Kuntze Ulva linza Linnaeus 大型海藻 Materials 甲藻類 東海原甲藻 Prorocentrum dong
11、haiense Lu, 2001 世界性種，廣泛分布于沿海、河 口和大洋海域。中國(guó)的渤海、東 海、香港和南沙群島等水域也有 分布，是形成赤潮的主要種類之 一。 圖 A：殼面觀（示意圖）； 圖 B-C：殼面觀（ LM，示細(xì)胞殼 板和頂刺 methods 大型海藻 新鮮組織 培養(yǎng)水過濾液 干粉末 組織抽提物 赤潮微藻 控制赤潮 排除了營(yíng)養(yǎng)鹽、光照 和 pH等因素的影響 大藻干粉末 20g 加入 1000ml蒸餾水 (或甲醇 、 乙醚 、 丙 酮和氯仿 )20 C黑暗環(huán)境晃動(dòng)抽提 10000g高速離心 上清液 沉淀部分加蒸餾水 (或甲醇 、 乙醚 、 丙酮和氯仿 ) 連續(xù)抽提次合并 40 C減壓旋轉(zhuǎn)
12、蒸發(fā) 黑色抽提物 加入 100ml蒸餾水 (或甲醇 、 乙醚 、 丙 酮和氯仿 )重新溶解 蒸餾水 (或甲醇、乙醚、丙酮 和氯仿 )母液 組織提取物的制備 Results: 三種大藻新鮮組織對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)作用 添加不同劑量的緣管滸苔 (a)、 小 珊瑚藻 (b) 和鼠尾藻 (c) 的新鮮組 織對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)的作用 。 在 各個(gè)添加劑量下三種大型海藻對(duì) 東海原甲藻的生長(zhǎng)具有具有抑制 作用 ， 并且緣管滸苔和小珊瑚藻 在高劑量的情況下能使其完全致 死 。 0; 0.625; 1.25; 2.5; 5; 10; 15 g-wetl-1 三種大藻干粉末對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)作用 0; 0.3; 0.6;
13、 1.2; 2.4g-dry l-1 添加不同劑量的緣管滸苔 (a)、 小 珊瑚藻 (b) 和鼠尾藻 (c) 的干粉末 對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)的作用 。 在各 個(gè)添加劑量下三種大型海藻對(duì)東 海原甲藻的生長(zhǎng)具有對(duì)東海原甲 藻具有強(qiáng)烈的抑制作用 ， 并在高 劑量的情況下能使其完全致死 。 從 EC50可以看出，三 種大型海藻新鮮組 織對(duì)東海原甲藻的 抑制作用由強(qiáng)到弱 依次為小珊瑚藻 緣 管滸苔 鼠尾藻 從 EC50可以看出，三種 大型海藻干粉末對(duì)東海 原甲藻的抑制作用由強(qiáng) 到弱依次為 小珊瑚藻 鼠尾藻 緣管滸苔 三種大藻新鮮組織和干粉末對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)的 EC50 三種大藻組織蒸餾水和有機(jī)溶劑提取物對(duì)東
14、海原甲藻生長(zhǎng)的 EC50 三種大型海藻的組織蒸餾水提取 物對(duì)東海原甲藻具有抑制效應(yīng)， 但無(wú)致死效應(yīng)較高濃度的甲醇 提取物對(duì)東海原甲藻具有致死效 應(yīng)，但是乙醚、丙酮和氯仿提取 物對(duì)東海原甲藻無(wú)抑制效應(yīng)。 。 control ： initial addition ( ) semi-continuous addition ( ) Treatment ： initial addition( ) semi-continuous addition( ) 無(wú)論在一次性添加方式還是半連續(xù)添加方式下 ， 緣管滸苔 (a)、 小珊瑚藻 (b)和鼠尾藻 (c)的培養(yǎng)水過濾液對(duì)東海原甲藻 均有顯著的影響 三種大藻培養(yǎng)
15、水過濾液對(duì)東海原甲藻生長(zhǎng)作用 三種大型海藻的新鮮組織和干粉末對(duì)東海原甲藻的生長(zhǎng)均有強(qiáng)烈 的抑制作用，在較高的濃度下還能完全使其致死，證明了三種大 型海藻對(duì)東海原甲藻具有克生效應(yīng)，并且三種大型海藻對(duì)東海原 甲藻的克生效應(yīng)具有普遍性。 三種大型海藻的組織蒸餾水和甲醇提取物對(duì)東海原甲藻的生長(zhǎng) 皆有抑制作用，這表明三種大型海藻組織中具有抑制東海原甲藻 生長(zhǎng)的克生物質(zhì)，并且其克生物質(zhì)是有極性的。這進(jìn)一步證明克 生物質(zhì)的存在是三種大型海藻對(duì)東海原甲藻產(chǎn)生克生效應(yīng)的主要 方式之一。 通過大型培養(yǎng)水過濾液對(duì)東海原甲藻的抑制作 用，說明這三種大型海藻新鮮組織能夠向環(huán)境 中釋放克生物質(zhì)來抑制東海原甲藻的生長(zhǎng) 。
16、討論和結(jié)論 克生物質(zhì)的 提取、分離 和鑒定 克生效應(yīng) 的存在 繼續(xù)研究的問題 有效預(yù)防和控制 赤潮 在讀期間學(xué)習(xí)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,
17、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 ，唐學(xué)璽，馮蕾，肖慧，曲良，蔡恒江 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) .2006. 17(12):2421-2425. 6. 馮蕾 , 唐學(xué)璽， 王仁君 , 肖慧，李揚(yáng) . 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào) . 2006， 363(3)： 421-426. 7. 馮蕾 , 肖慧， 王仁君 , 唐學(xué)璽，李永祺 . 海洋環(huán)境科學(xué) .
18、 2006， 35(3):25-28. 8. 曲良，肖慧， 王仁君 ，董棟，馮朝，唐學(xué)璽 . 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào) . (出版中 ) 9. Xie ZhH, Xiao H, Cai HJ, Wang RJ, Tang XX. International Review of Hydrobiology. 2006, 91(6). P.555. 10. 周文禮，王悠，肖慧， 王仁君 ，曲良，唐學(xué)璽武漢大學(xué)學(xué)報(bào) (理學(xué)版 ). (出版中 ) (EI 收錄 ) 11. 馮蕾，肖慧，孟祥紅，唐學(xué)璽， 王仁君 .武漢大學(xué)學(xué)報(bào) (理學(xué)版 ). 2006, 52(2)： 225-229. (EI 收錄 ) SUBM
19、ITTED 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. Allelop
20、athic Effects of Unsaturated Fatty Acids, Isolated from the macroalga Sargassum thunbergii, against red tide microalgae. Journal of Sea Research.(SCI) 致 謝 感謝所有授我以業(yè)的老師。 感謝美國(guó)西雅圖太平洋大學(xué)的 Prof. Timonthy.Nelson. 感謝所有與我同舟共濟(jì)的同學(xué)。 感謝給予我平靜與溫暖的家人和愛人。 謹(jǐn)以此致謝，路還長(zhǎng)，唯勤勉前行。 國(guó)家自然科學(xué)基金（ 30270258和 40506028） 山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金（ 03BS120）
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