不同生长条件对大型海藻孔石莼光合生理生化特征的影响

摘要

大型海藻的生理生化活动受到很多环境因子的影响，其中大气中CO2的浓度、环境中的温度变化以及营养盐浓度是几个很重要的环境因素。目前，有关大型海藻的生理生化特性在CO2浓度增加情况下的变化已有较多报道，而关于不同温度对大型海藻的影响也有很多研究，此外营养盐浓度的改变对大型海藻的作用和影响也有不少成果。但大多数的相关研究只是停留在生长、形态等表观层面，而对其最基础的光合生理机制方面的研究很少。本文以广东南澳岛潮间带生长的孔石莼作为研究对象，结合叶绿素荧光技术，探究在不同温度（15℃、20℃和25℃）、CO2浓度（360μL/L和720μL/L）及营养盐因子（N浓度为10μmol/L和200μmol/L；P浓度为0.5μmol/L和40μmol/L）的相互作用下孔石莼光系统Ⅱ（PSII）的变化，以更深层次地揭示全球气候变化对大型海藻的光合生理影响机理，主要研究结果如下： （1）在三种温度水平下，CO2、P和N营养盐浓度增加均能够促进大型海藻孔石莼的相对生长速率，也能够改变藻体内的光合色素含量。但是试验组和对照组相比，P营养盐加富时对孔石莼的影响并不十分显著，而另外两种生长因子的影响则十分显著。同时P营养盐能够对孔石莼鲜藻藻体的PSII光反应中心的活性产生一定的抑制作用，影响其光合作用；N营养盐加富不仅能够促进藻体内的光合色素含量，而且还能促进PSII光反应系统的活性，增加光合作用；CO2加富组虽然能够促进孔石莼的相对生长速率，但CO2浓度升高会对孔石莼的光反应中心造成胁迫，抑制其光反应中心的活性，导致叶绿素等色素含量降低。 （2）温度变化能够对孔石莼的光合生理特性产生较大的影响。当N营养盐加富时，在15℃-20℃范围内，较高温度能够促进孔石莼相对生长速率和色素含量的增加，而孔石莼PSII反应中心的ABS/RC、DIO/RC等参数会有所降低；相反，Fv/Fo、Fraction of OEC、φPo、ETo/RC等均有明显升高。20℃-25℃范围内，温度的升高带来的变化则恰恰相反。P营养盐加富时，温度的升高或者降低对孔石莼的表观参数和光反应中心的参数均无显著影响。P营养盐加富组和对照组的变化趋势相似。在三种温度下，CO2加富会显著增加孔石莼的相对生长速率，但会降低色素含量和Fv/Fo、φEo、φPo、ETo/RC等参数。且在15℃-25℃温度范围内，降低温度会降低光反应中心的ABS/RC、DIO/RC等参数，而温度上升时这些参数的变化则恰恰相反。 总之，CO2浓度、温度变化和营养盐浓度改变对大型海藻生长与生理生化等特性的影响较为显著，结合叶绿素荧光技术对孔石莼进行的分析可知，这些环境因子可能对反应中心PSII产生不同的影响，从而影响孔石莼的光合作用和生长。

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