氮限制对三种赤潮藻生长以及种间竞争效应的影响

WANG Zhaohui1, 2, * , L IANG Y u1, JIANG Shan1, CHEN X ium e i3, L I Jingm e i3
1. Inst itu te ofH ydrob iology, J inan U n iversity, G uangzh ou 510632
氮限制对三种赤潮藻生长以及种间竞争效应的影响
王朝晖 1, 2, * , 梁瑜 1, 姜珊 1, 陈秀梅3, 李静媚 3
1. 暨南大学水生生物研究所, 广州 510632
2. 热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632
3. 暨南大学生态学系, 广州 510632
收稿日期: 2009-10-16
12 58
环境科学学报
30 卷
不同赤潮藻对营养盐的需求存在差异, 它们对 营养盐的利用和营养盐限制的承受能 力是其种间 竞争重要的生态策略 ( V uorio et al. , 2005). 虽然目 前已有诸多报道研究了在实验室条件 下营养盐限 制对某 一 单 种 藻 类 生 长 的 影 响 ( John and F lyn, 2000; 刘东艳 等, 2002; 吕颂 辉等, 2006 ), 以及海洋 浮游 植 物 对 营 养 盐 结 构 失 衡 的 响 应 ( Anderson et al. , 2002; H odgk iss and L u, 2004; Vuorio et a l. , 2005) , 但有关混合培养条件下营养盐 限制对不同 类型浮游植物生长和种间竞争影响的报道尚较少. 因此, 本研究选择了我国海域重要的 3种赤潮藻类: 无毒无害 硅藻中肋 骨条藻 ( Skeletonem a costa tum ) 、 无毒有害甲藻锥状斯氏藻 ( Scrippsiella trocho idea) 以 及有毒有害针孢藻海洋卡盾藻 ( Chattonella m arina ) 作为实验材料, 研究了 N 限制对其生长以及种间竞 争的影响, 以了解不同类别的赤潮藻类对 N 限制的 响应, 揭示我国沿海海域富营养化与有毒有害赤潮 发生的关系.
基金项目: 国家自然科学基金项目 ( N o. 40773063, 40673062 ) ; 广东省科技计划项目 ( N o. 2007B030200002) Supported by th e N ational N atural Science Found at ion of Ch ina( N o. 40773063, 40673062) and the S cience and Techno log ical Project of G uangdong Prov ince( N o. 2007B030200002 ) 作者简介: 王朝晖 ( 1968 ) , 女, 教授 ( 博士 ) , E-ma i:l tw zh@ jnu. edu. cn; * 通讯作者 ( 责任作者 ) B iography: WA NG Zhaohu i ( 1968 ) , fem ale, professor ( Ph. D. ) , E-m ai:l tw zh@ jnu. edu. cn; * Co rresponding author
第 30 卷第 6 期 2010年 6月
环境科学学报 Acta Scientiae C ircum stantiae
V o .l 30, N o. 6 Jun. , 2010
王朝晖, 梁瑜, 姜珊, 等. 2010. 氮限制对三种赤潮藻生长以及种间竞争效应的影响 [ J] . 环境科学学报, 30( 6) : 1257- 1264 W ang Z H, L iang Y, J iang S, et al. 2010. E ffects of n it rogen lim itat ion on grow th and interspecies com petition of th ree harm ful a lgal b loom species[ J] . A cta Scient iae C ircum stan tiae, 30( 6) : 1257- 1264
文章编号: 0253-2468 ( 2010) 06-1257-08
中图分类号: X171. 5
文献标识码: A
E ffects of nitrogen lim itation on grow th and interspecies competition of three
harm ful algal bloom species
R eceived 16 O ctober 2009;
received in revised form 23 D ecem ber 2009;
accepted 16 M arch 2010
A bs tract: E ffects of n itrogen ( N ) lim itation on the grow th of three typ ical algal b loom species: S ke letonem a costatum, Scripp siel la trochoid ea and Cha ttonella m arina,Βιβλιοθήκη Baiduw ere invest igated in m ono-species cu ltu re and co-cu ltu re und er laboratory cond itions. O u r resu lts show ed th at N lim itat ion inf luenced the grow th of algal cel ls sign ifican tly, and S k. costa tum w as th e most sens itive to N dep let ion. Interspecies comp et it ion w as the key factor affect ing th e grow th in co-cu ltures of the th ree species. The grow th of Sk. costa tum w as great ly reduced in the co-cu ltu re system. For Sc. trochoidea, a cyst form ing species, N lim itat ion and interspecies comp et ition induced the earlier occurrence of en cystm en t ofS c. trochoid ea, and prom oted th e form ation rate of cysts in co-cu lture system s. K eywords: grow th; N lim itat ion; Skeletonema costatum; Scrippsie lla trochoidea; Cha ttonella marina
藻种驯化培养和扩大培养所用培养基中的 N、 磷 ( P) 、硅 ( S i) 营养元素浓度采用大亚湾养殖区自 然海水水平, 浓度分别设置为 500 g L- 1 ( N )、74
g L- 1 ( P )、1000 g L- 1 ( S i) , 培养基中的 N、P、Si 分别由 N aNO 3、N aH 2 PO4、N aS iO 3配制, 其余元素与 f/2培养 基 中相 同. 培 养基 所 用 人 工 海水 由 Red coral Sea牌无氮无磷海盐配制, pH 值为 7. 9 0. 1, 盐度为 31~ 33, 经测定配制的人工海水中 N、P 水平 为未检出. 人工海水、培养基母液通过 121 高压蒸 汽灭菌 20 m in后, 在无菌操作台中配制. 所用容器 等均经过高压灭菌后使用.
N2)的营养盐含量是在 P 含量保持不变的情况下, 改变 N 含量 (分别为 100和 10 g L- 1 ) , 使 N P 原
子比分别下降至 3 1和 0. 3 1. 除 N、P浓度按实验规
定设置外, 实验培养液中的其余元素同 2. 1节. 分别 设置 3种藻单种培养组 ( Sc组、St组、Cm 组 )、两两
2 材料与方法 ( M ater ia ls and m ethods)
2. 1 藻种来源与培养条件 中肋骨条藻 ( Sc)、锥状斯氏藻 ( S t) 和海洋卡盾
藻 ( Cm )采 自南海大亚湾海域, 并在实 验室进行分 离、纯化, 培养于暨南 大学水生生物研 究所的藻种 室. 从藻种室接种并扩大 培养于新鲜的 培养基中. 实验前, 接种 3~ 4次使细胞达到同步培养.
2. Eng ineering R esearch C en ter of T rop ical and Subtrop ica l A quat ic E colog ical Eng ineering, M in istry of Educat ion, G uangzhou 510632
3. D epartm ent of Eco logy, J inan U n iversity, G uangzhou 510632
修回日期: 2009-12-23
录用日期: 2010-03-16
摘要: 为了了解不同类别的赤潮藻类对氮 ( N )限制的响应, 在实验室单独培养以及混合培养条件下, 研究了 N 限制对 3种典型 赤潮微藻 ( 中肋 骨条藻、锥状斯氏藻和海洋卡盾藻 )生长的影响. 结果显示, N 限制对 3种赤潮藻 类的生长均具 有明显影 响, 其中中肋 骨条藻对 N 限制 较为敏 感. 混合培养体系中, 藻细胞生长同时还受到种间竞争的明显抑制; 而在 3 种藻混合培养条件下, 种间竞争成为了藻细胞生长的决定性因素, 锥 状斯氏藻和海洋卡盾藻能对中肋骨条藻的生长能产生协同抑制作用. 锥状斯氏藻是一种 可形成孢囊的种 类, N 限 制和种间竞争能 促进其孢囊 的提前形成, 并且种间竞争能显著提高孢囊的形成率. 关键词: 生长; 氮限制; 中肋骨条藻; 锥状斯氏藻; 海洋卡盾藻
混合组 ( St + Sc组、St+ Cm 组、Sc+ Cm 组 ) 和 3 种
混合组 ( Sc+ St+ Cm 组 ) .
2. 3 实验观察
2. 2 实验设计
设置 3个 N、P 浓度梯度, 对照组 ( C) 的 N、P 含
量根据大亚湾海水中最高 N、P 含量进行设置, 分别 为 500 g L- 1 ( N ) 和 74 g L- 1 ( P ) , N P 接 近
Red field比值 ( 15 1, 原子比 ) ; 两个 N 限 制组 ( N1、
培养在温度为 ( 20 1) 、光照约为 60 E、光 暗比为 12h 12h的恒温光照培养箱内进行培养. 实 验时, 在 250mL 三 角 瓶内 盛 150mL 培 养基, 接种 0 5mL 处于对数期的藻细胞, 使实验培养液里初始 细胞密度为 600 cells mL- 1左右, 整个实验为一次性 培养, 各实验组均设 3个重复.
1 引言 ( Introduct ion)
氮 ( N )是浮游植物生长最重要的必需营养元素 之一, 同时也是海洋浮游植物生长的最普遍限制性 因子 ( V itousek and H ow arth, 1991). 然 而随着近岸 海域 N 污染的加剧, 许多近岸海域浮游植物的生长
不再受 到 N 限 制 ( T hingstad et al. , 1998; W u and Chuo, 2003; W ang et al. , 2009) . 但是丰富的 N 源 使浮游植物生物量急剧上升, 当浮游植物特别是小 型硅藻大量繁殖时, 能耗尽水体中原本充足的 N 元 素, 造成水体中 N 元素缺乏, 从而导致浮 游植物的 生长受到暂时性 N限制 ( R iegm an, 1995) .