温度、硅藻

1.4.1.2温度

温度是影响藻类细胞生理变化的主要因素,其变化能够迅速导致藻细胞新陈代谢和生长繁殖的变化。硅藻多在温度较低的春秋季生长繁殖,适温范围在10~25 Cohn等[[35]在研究4种底栖硅藻时发现,藻细胞的运动速度在35℃以下随温度的升高而加快。研究发现,相对于营养盐配方、光照和盐度而言,温度变化对底栖硅藻的影响最为明显。培养的底栖硅藻应选用当地海区常见种类,其对本地区水温变化的适应能力较强。高温和低温都会对底栖硅藻的生长造成危害,多数学者的研究认为高温对生物体的破坏是化学性的和不可逆的;低温对生物体的破坏是机械性的。底栖硅藻理化成分的合成也存在一个适宜的温度,且因种而异,在极端高温或低温条件下,合成受限可能是相关的酶发生不可逆损伤所致。

[35] Cohn S A ,Farrell J F,Munro J D et al. The effect of temperature and mixed species composition on diatom motility and adhesion.Diatom Research ,2003 ,18 (2) :225一243.

1.5研究的目的及意义

底栖硅藻具有较强的附着性,不像浮游微藻那样能立体地利用水体,高效率利用营养物质,生产性大规模培养十分困难。目前国内收获底栖硅藻饵料的方法主要靠自然海区挂板附着或刮砂淘洗等,受自然条件的影响很大,质量不能保证。关于单一底栖硅藻饵料的研究报道甚少,使得此领域具有广阔的研究空间。国内对底栖硅藻类的研究起步较晚,在20世纪90年代才开始陆续有对底栖硅藻详细研究的报道。目前仅有几家单位对底栖硅藻的研究较深入,而大部分的研究工作都放在了优化培养条件等基础工作上,对底栖硅藻体内理化成分和其它应用价值的研究等,还少见报道。国外对底栖硅藻的研究处于发展阶段,有些己经应用在水产业和工业化生产中。

国内目前有关海洋底栖硅藻营养成分(如不饱和脂肪酸、金属离子、胞外多糖等)的研究近年来才有发展[f621,而对小分子有机酸的研究少见报道。关于藻类中微量元素分析的研究甚少,只见过有关大型藻类植物的报道,微藻特别是底栖硅藻尚未见报道。实验前期采用火焰原子吸收光度法测定分析了8种海洋底栖硅藻细胞中矿物元素的含量[63],常量元素(Mg, Fe, K, Ca)和微量元素(Zn, Mn, Cu, Ni)含量都较高,各底栖硅藻细胞中Mg含量最高,其次是Fe,具有良好的饵料资源价值。

环境因子、营养盐及培养方式等都可影响硅藻的生理生化的积累和特性[64-66],而硅藻胞内理化成分含量也是影响幼鲍生长和变态的重要营养因子[[67-69],进而可能影响鲍幼苗的生长[[65,69]。关于环境因子、营养盐及培养方式对单种底栖硅藻胞内、外理化成分影响的研究甚少[[70,71]。分析底栖硅藻理化成分随环境和营养盐的变化规律,并结合水产育苗的实际条件,对底栖硅藻饵料的规模培养和优质饵料的获得都具有重要指导意义和应用价值。单种底栖硅藻饵料的培养模式研究,一方面可以避免目前存在的原始模式采集饵料的弊端,另一方面也填补了对底栖硅藻研究的部分空白。本实验室从大连近海筛选到8种底栖硅藻,并研究了其作为水产动物幼体的附着变态及初期生长的饵料实验,获得了良好的效果[72]。本文对该4种底栖硅藻的生长条件及其主要理化组成进行了研究,为其作为单一底栖硅藻饵料的规模培养及应用提供理论依据。

[62]邢荣莲.海洋底栖硅藻的筛选、培养和应用研究(博士论文).大连:大连理工大学.2007.

[63]邢荣莲,王长海,汤宁等.海洋底栖硅藻细胞中矿物元素含量分析.光谱学与光谱分析,2007, 27(10):3131一2133.

[64] Araujo S C, Garcia V M T. Growth and biochemical composition of the diatom Chaetoceros cf.wighamii brightwell under different temperature, salinity and carbon dioxide levels(I): Protein, carbohydrates and lipids. Aquaculture, 2005,246:405一412.

[65] Brown M R, Dunstan G A.Norwood S J, et al. Effects of harvest stage and light on the biochemical composition of the diatomThalassiosira pseudonana. Journal of Applied

Phycology,1996,32: 64一73.

[66] Daume S, Long B M,Crouch P. Changes in amino acid content of an algal feed species(Navicula sp.) and their effect on growth and survival of juvenile abalone(Haliotis rubra). Journal of Applied Phycology,2003,15:201一207.

[67]陈世杰.鲍的饵用海藻及配合饲料营养问题的若干问题.台湾海峡,1998,17:56-60.

[68]李太武,丁明进,刘金屏等.皱纹盘鲍及其饵料营养成分的研究.海洋科学,1995,1:52-56.

[69] Gordon N,Neori A,Shpigel M et al. Effect of diatoms diets on growth and survival of abalone Haliotis discus hannai post larvae. Aquaculture,2006,252:225一233.

[70]陈长平,高亚辉,林鹏.盐度和pH对底栖硅藻胞外多聚物的影响.海洋学报,,2006,28:123一129.

[71 ]梁君荣,唐川宁,陈长平等.底栖硅藻新月筒柱藻对锌胁迫的生理学效应.厦门大学学报,2006,45:225一229.

[72] Xing R L, Wang C H, Cao X B et al. The potential value of different species of benthic diatoms as food for newly metamorphosed sea urchin Strongylocentrotus intermedius. Aquaculture, 2007,263:142一149.

引言

硅藻是硅藻门中的藻类,是能进行光合作用的单细胞真核生物。与其它微藻相比,硅藻的独特之处在于其细胞壁含有硅质,可以抵御敌害生物的入侵和摄食。硅藻占据全球初始生产力的25,占海洋初始生产力的40,属和种的数目分别为250和100,0000 硅藻在各领域具有广泛的应用前景:可以进行污染修复,如处理由水产业排出的含氮磷或重金属的污水;其胞内活性物质(多不饱和脂肪酸、氨基酸等)可用于医药和化妆品

行业;硅藻细胞壁中的硅也以用作清洁剂和制造计算机芯片;可以获得其他胞外代谢物,如色素、软骨酸和抗生素等;可以在水产上做生物饵料。目前关于硅藻活细胞作为生物饵料应用的研究最多,但能用于饵料培养的种类却很少。广泛应用的硅藻饵料主要以浮游种类为主,底栖硅藻饵料由于细胞具有高附着性、对生长条件要求高难以进行人工培养等,使得其应用受到限制。

海产底栖硅藻是甸旬型贝类鲍、嵘螺和埋栖型贝类绕蛙、泥蛆以及棘皮动物海参、

海胆等名贵水产动物苗种生产中的重要饵料。例如鲍从上足分化甸旬幼体附着变态,到长至壳长达3-Smm,必需依靠底栖硅藻做饵料。底栖硅藻质量的优劣,直接影响到鲍苗培育的成活率,因此培养足量的优质底栖硅藻是鲍人工育苗生产中最为重要的环节。

许多育苗场往往因底栖硅藻的供饵不足或是培养失败,导致水产动物苗种生产受到损失。究其原因,主要是底栖硅藻的培养还是沿用在自然海区挂板附着或刮砂淘洗等方法进行生产培养,没有达到浮游藻那种人工控制单种培养的程度。目前虽然就技术水平来说,底栖硅藻的单种分离筛选培养技术已经解决,但因底栖硅藻的培养,不象浮游藻那样能立体利用水体,在室内封闭式的扩种培养中遇到了困难,致使底栖硅藻单种培养技术还停留在实验室的实验阶段,未能在育苗生产中推广应用。国内对底栖硅藻类的研究起步较晚,仅有数家单位对其研究较深入,而大部分的研究工作都放在了优化培养条件等基础工作上;国外对底栖硅藻的研究处于发展阶段,对于底栖硅藻生长条件、技术开发和应用价值等研究比较深入,有些己经应用于水产业和工业化生产。

底栖硅藻的大量培养中,光、温度、盐度、pH等环境因素和N, P, Fe, Si等营养元素及许多植物激素都能影响底栖硅藻的生长及其理化成分的含量。硅藻胞内营养成分

是影响幼鲍生长和变态的重要营养因子。常见的营养成分包括多不饱和脂肪酸、氨基酸、活性多糖和蛋白、金属离子、色素等。目前底栖硅藻高密度大规模人工培养技术还不成熟,对鲍幼体消化生理和营养需求的了解也较少,开发出的人工饵料不能适应鲍幼体的摄食习性与营养需求,如何控制底栖硅藻的生长条件及获得较高的营养成分,成为当前摆在科研工作者面前的一大课题,而国内对此方面的研究报道甚少。分析底栖硅藻理化成分随环境和营养盐的变化规律,并结合水产育苗的实际条件,对底栖硅藻饵料的规模培养和优质饵料的获得都具有重要指导意义和应用价值。本实验室从大连附近海域采用不同方法采集和分离到几种单一底栖硅藻。本文对主要生长条件及其主要理化成分进行了研究,为其作为单一底栖硅藻饵料的规模培养及应用提供理论依据,填补国内底栖硅藻研究的部分空白。

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