培养液对萱藻(Scytosiphon lomentaria)丝状体生长与孢子囊发育的影响

摘要

萱藻(Scytosiphon lomentaria)隶属于褐藻门(Phaeophyta)，褐子纲(Phaeosporeae)，萱藻科(Scytosiphonaceae)，属于世界性分布的海藻，北起波罗的海南至澳大利亚、智利等国家海域，在我国则分布于辽东半岛，海陵岛之间海域。萱藻具有异形世代交替的生活史，即宏观的配子体（叶状体）世代与微观的孢子体（丝状体、垫状体和类垫状体）世代。萱藻口感鲜美，营养价值高，蛋白质含量高达19.71％，远高于羊栖菜（Hizikia fusiformis）(14.9％)以及海带(Laminariajaponica)(8.7％)，同时对疱疹病毒(Herpes simplex)、辛德毕斯病毒(Sindbis)的抗性强，对A-549和HL-60两种肿瘤细胞的抑制率高达80％，并且对亚油酸过氧化有较强的抑制作用。因此，萱藻是一种极具开发潜力的经济海藻。
　　萱藻丝状体作为微观孢子体世代的存在形式之一，是萱藻工厂化育苗的种质，它能够形成单室孢子囊并释放游孢子，进而形成叶状体。因此，能否获得充足且发育优良的萱藻丝状体是萱藻工厂化育苗是否能成功的关键之一。因此，本论文在掌握萱藻生活史及其各发育阶段生物学特征的基础上，以实验室保存的萱藻丝状体为材料，重点研究了培养液对萱藻丝状体生长与孢子囊形成、发育的影响，以期为萱藻丝状体快速扩增过程中培养液的选择与优化提供理论依据，并且为萱藻的大规模育苗奠定基础。同时，本文还探讨了植物激素对萱藻丝状体生长及孢子囊诱导、发育的影响，以期为萱藻丝状体快速生长发育过程中植物生长促进剂的选择与优化提供理论数据和技术支持。
　　本文的研究成果如下:
　　1、在实验选用的L1、PES、F1、f/2以及ESNW五种培养液中，L1培养液最有利于萱藻丝状体的生长发育，f/2和ESNW培养液不适合丝状体的生长发育。经L1培养液培养的萱藻丝状体呈深褐色，细胞质充盈，培养28天后，丝状体生物量增重倍比可达560.48％，孢子囊枝比例高达46.88％，孢子囊直径为18.95μm;而经f/2和ESNW培养液培养的萱藻丝状体不仅色泽较淡，而且细胞质缢缩，细胞长筒状;经f/2和ESNW培养液培养的萱藻丝状体不仅色泽较淡，而且细胞质缢缩，细胞长筒状，孢子囊直径仅为8.00～10.00μm，孢子囊枝比例分别仅有10.15％和8.05％。
　　2、在实验所设定的外加NO3--N(NaNO3)浓度(0.00～192.00mg/L)范围内，外加NO3--N浓度为6.00mg/L最适于萱藻丝状体生长发育。在此NO3--N浓度条件下，丝状体生长速度最快，呈深褐色，细胞质充盈，培养20天后，孢子囊枝比例高达46.78％，孢子囊直径可达18.78μm。在添加NO3--N浓度为0.00mg/L和高氮（96.00mg/L和192.00mg/L）条件下，丝状体生长速度均相对较慢，长势差，色素淡，细胞质缢缩，细胞长筒状，培养20天后，孢子囊枝比例分别仅为0.00％、9.06％和7.65％，孢子囊直径仅9.00～10.00μm（96.00mg/L和192.00mg/LNO3--N）。
　　3、在实验所设定的外加PO43--P(NaH2PO4)浓度(0.00～95.04mg/L)范围内，PO43--P浓度为1.32mg/L最有利于萱藻丝状体的生长发育。在此PO43--P浓度条件下，萱藻丝状体生长速度最快，呈深褐色，细胞质充盈，在培养20天后，孢子囊枝比例高达47.12％，孢子囊直径可达18.89μm。外加PO43--P浓度为0.00mg/L，培养20天后，孢子囊枝比例仅为10.12％，孢子囊直径仅9.78μm。外加PO43--P浓度高于15.84mg/L时，丝状体出现“不良”生长状况——变绿、细胞解体且没有孢子囊枝的形成。
　　4、三种金属元素(Fe、Mn、Cu)对萱藻丝状体的生长发育均具有促进作用，其中Fe元素对萱藻丝状体的生长促进效果最好。三种金属元素促进萱藻丝状体生长发育的最佳浓度分别为0.76、0.08和6.4×10-4mg/L，Mn2+和Cu2+的浓度过高（0..64mg/L Mn2+和5.12×10-3 mg/L Cu2+），对丝状体的生长均具有抑制作用。
　　5、在实验所设定的维生素(Vb1、Vb12、VH)浓度范围内，低浓度(2.5×10-7mg/L)维生素对萱藻丝状体的生长具有促进作用，高浓度 Vb1(5.0×10-3mg/L)和Vb12(2.5×10-4mg/L)对其生长没有抑制作用，而高浓度的VH(2.5×10-4mg/L)对丝状体的生长具有一定的抑制作用。三种维生素(Vb1、Vb12、 VH)促进萱藻丝状体生长发育的最适浓度分别为:5.0×10-5、2.5×10-6和2.5×10-6mg/L。
　　6、在不同浓度L1培养液条件下，萱藻丝状体的生长发育状况不同。经1/4 L1培养液培养的萱藻丝状体变绿、细胞解体，而4L1培养液培养的丝状体则菌体较多，有黑色杂质附着。在实验所设定的不同浓度L1培养液条件下，2L1培养液最有利于萱藻丝状体的生长发育。
　　7、植物激素对萱藻丝状体的生长发育具有重要影响。0.01 mg/L IAA、0.2mg/LNAA和4.0mg/L6-BA对萱藻丝状体的生长有最大的促进作用，日均增长率远高于其他各实验组，高浓度IAA(0.5mg/L)、NAA(0.5mg/L)以及6-BA(8.0mg/L)对丝状体的生长促进效果并不显著。KT抑制萱藻丝状体的生长，浓度越高，抑制程度越明显。
　　8、在萱藻丝状体的生殖生长阶段，培养液对萱藻丝状体孢子囊的形成和发育具有重要影响。在实验选用的L1、PES、F1、f/2以及ESNW五种培养液中，L1培养液最有利于萱藻丝状体孢子囊形成和发育;外加NO3--N浓度为24.00mg/L是萱藻丝状体孢子囊形成和发育的最佳NO3--N浓度;外加PO43--P浓度为5.28mg/L是最适于萱藻丝状体孢子囊形成和发育的PO43--P浓度;氮磷比为1∶2是萱藻丝状体孢子囊形成和发育的最适氮磷比。
　　9、植物激素对萱藻丝状体孢子囊的形成和发育具有明显的促进作用。在0.05mg/L IAA、0.3mg/L NAA和6.0mg/L6-BA的条件下，最有利于萱藻丝状体孢子囊的形成与发育。在此条件下，丝状体孢子囊枝比例最高且孢子囊直径最大。

目录

声明

摘要

前言

第一章 文献综述

1．1 萱藻的生物学和生态学基础

1．1．1 萱藻分类学地位与生境

1．1．2 萱藻的形态结构

1．1．3 萱藻生活史的研究进展

1．2 萱藻的开发应用价值

1．3 国内对萱藻的研究进展

1．4 培养液对藻类生长发育的影响

1．4．1 培养液的研究历程

1．4．2 硝酸盐对藻类生长发育的影响

1．4．3 磷酸盐对藻类生长发育的影响

1．4．4 氮磷比对藻类生长发育的影响

1．4．5 金属元素、维生素和培养液浓度对藻类生长发育的影响

1．5 植物激素对藻类生长发育的影响

1．6 本课题研究的目的及意义

第二章 培养液对萱藻丝状体生长发育的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 材料预处理

2．1．2 实验仪器

2．1．3 培养液实验

2．1．4 氮浓度实验

2．1．5 磷浓度实验

2．1．6 金属元素实验

2．1．7 维生素实验

2．1．8 不同浓度L1培养液实验

2．2 结果

2．2．1 培养液对萱藻丝状体生长发育的影响

2．2．2 氮浓度对萱藻丝状体生长发育的影响

2．2．3 磷浓度对萱藻丝状体生长发育的影响

2．2．4 三种金属元素对萱藻丝状体生长发育的影响

2．2．5 维生素对萱藻丝状体生长发育的影响

2．2．6 不同浓度L1培养液对萱藻丝状体生长发育的影响

2．3 讨论

第三章 植物激素对萱藻丝状体生长发育的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 材料预处理

3．1．2 实验仪器

3．1．3 吲哚乙酸(IAA)实验

3．1．4 萘乙酸(NAA)实验

3．1．5 6-苄氨基嘌呤(6-BA)实验

3．1．6 6-糠基氨基嘌呤(KT)实验

3．2 结果

3．2．1 吲哚乙酸(IAA)对萱藻丝状体生长发育的影响

3．2．2 萘乙酸(NAA)对萱藻丝状体生长发育的影响

3．2．3 6-苄氨基嘌呤(6-BA)对萱藻丝状体生长发育的影响

3．2．4 6-糠基氨基嘌呤(KT)对萱藻丝状体生长发育的影响

3．3 讨论

第四章 培养液对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 材料与预处理

4．1．2 实验器材

4．1．3 培养液实验

4．1．4 氮浓度实验

4．1．5 磷浓度实验

4．1．6 氮磷比实验

4．2 结果

4．2．1 培养液对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

4．2．2 氮浓度对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

4．2．3 磷浓度对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

4．2．4 氮磷比对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

4．3 讨论

第五章 植物激素对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 材料与预处理

5．1．2 实验器材

5．1．3 萘乙酸(NAA)实验

5．1．4 吲哚乙酸(IAA)实验

5．1．5 6-苄氨基嘌呤(6-BA)实验

5．2 结果

5．2．1 萘乙酸(NAA)对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

5．2．2 吲哚乙酸(IAA)对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

5．2．3 6-苄氨基嘌呤(6-BA)对萱藻丝状体孢子囊形成和发育的影响

5．3 讨论

第六章 结论

参考文献

附录

致谢

个人简介

研究生期间发表及完成论文