留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

异枝江蓠对温度和光照强度的光合生理响应

黄永健 崔建军 陈心怡 郭优优 辛榕 廖佳炜 陈春丽 谢恩义

黄永健, 崔建军, 陈心怡, 郭优优, 辛榕, 廖佳炜, 陈春丽, 谢恩义. 异枝江蓠对温度和光照强度的光合生理响应[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20220318
引用本文: 黄永健, 崔建军, 陈心怡, 郭优优, 辛榕, 廖佳炜, 陈春丽, 谢恩义. 异枝江蓠对温度和光照强度的光合生理响应[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20220318
HUANG Yongjian, CUI Jianjun, CHEN Xinyi, GUO Youyou, XIN Rong, LIAO Jiawei, CHEN Chunli, XIE Enyi. Photophysiological response of Gracilariopsis bailinae to temperature and light intensity[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20220318
Citation: HUANG Yongjian, CUI Jianjun, CHEN Xinyi, GUO Youyou, XIN Rong, LIAO Jiawei, CHEN Chunli, XIE Enyi. Photophysiological response of Gracilariopsis bailinae to temperature and light intensity[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20220318

异枝江蓠对温度和光照强度的光合生理响应

doi: 10.12131/20220318
基金项目: 国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”重点专项 (2020YFD0901101)
详细信息
    作者简介:

    黄永健 (1996—),男,硕士研究生,研究方向为藻类资源开发与养殖环境生态修复。E-mail: 15767103423@163.com

    通讯作者:

    崔建军 (1986—),男,讲师,博士,研究方向为藻类资源开发与养殖环境生态修复。E-mail: cuijianjun29@163.com

    谢恩义 (1966—),男,教授,博士,研究方向为藻类资源开发与养殖环境生态修复。E-mail: xieenyi@163.com

  • 中图分类号: S 968.43+4

Photophysiological response of Gracilariopsis bailinae to temperature and light intensity

  • 摘要: 大型海藻对温度和光照强度的适应存在种属差异。异枝江蓠 (Gracilariopsis bailinae) 是一种喜高温的大型海藻,为科学指导该藻在海水养殖、海洋生态修复等方面的应用,利用叶绿素荧光技术,结合藻体光合色素含量和生长率变化,探究了异枝江蓠对温度和光照强度的光合生理响应特征。测定了15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃和1 000、3 000、6 000、9 000 lx条件下,异枝江蓠的特定生长率 (SGR)、光合色素含量 [叶绿素a (Chl a)、类胡萝卜素 (Car)、藻胆蛋白] 及叶绿素荧光参数 [PSII最大光化学效率 (Fv/Fm)、实际光能转化效率 (ΦPSII)、电子传递速率 (ETR)、光化学淬灭 (qP)、非光化学淬灭 (NPQ)] 的变化。结果显示,温度和光照强度对上述相关指标 (除Car和Fv/Fm) 的影响具有极显著的交互作用 (P<0.01);温度升高显著增加了异枝江蓠的SGR、藻胆蛋白含量以及叶绿素荧光参数值 (P<0.05);高光照显著降低了异枝江蓠的光合色素含量以及Fv/FmΦPSIIETRqP值,但NPQ和SGR却显著上升 (P<0.05)。结果表明,异枝江蓠是一种喜高温的大型海藻,通过增加藻胆蛋白含量可提高其在高温条件下的生存能力,同时,通过增加热耗散和减少光合色素的合成,可实现藻体在高光下的光保护。
  • 图  1  不同温度和光照强度下的异枝江蓠特定生长率

    注:不同小写字母表示在相同温度条件下不同光照强度处理间差异显著 (P<0.05),不同大写字母表示在相同光照强度条件下不同温度处理间差异显著 (P<0.05);后图同此。

    Figure  1.  Specific growth rate of G. bailinae at different temperatures and light intensities

    Note: Different lowercase letters indicate significant differences between different light intensity treatments under the same temperature condition (P<0.05), while different uppercase letters indicate significant differences between different temperature treatments under the same light intensity condition (P<0.05). The same case in the following figures.

    图  2  不同温度和光照强度下的异枝江蓠色素质量分数

    Figure  2.  Pigment mass fraction of G. bailinae at different temperatures and light intensities

    图  3  不同温度和光照强度下的异枝江蓠光化学效率参数

    Figure  3.  Photochemical efficiency parameters of G. bailinae at different temperatures and light intensities

    图  4  不同温度和光照强度下的异枝江蓠荧光淬灭参数

    Figure  4.  Fluorescence quenching parameters of G. bailinae at different temperatures and light intensities

    表  1  温度、光照强度与异枝江蓠生长、光合色素及叶绿素荧光参数的相关性分析

    Table  1.   Correlation analysis between temperature and light intensity and growth, photosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence parameters of G. bailinae

    项目
    Item
    光照强度
    Light intensity/lx
    温度
    Temperature/℃
    1 0003 0006 0009 0001520253035
    特定生长率 SGR 0.501 0.668** 0.873** 0.889** 0.197 0.766** 0.898** 0.938** 0.958**
    叶绿素a Chl a 0.242 −0.195 −0.704** −0.727** −0.130 −0.782** −0.910** −0.935** −0.950**
    类胡萝卜素 Car −0.042 0.041 −0.188 −0.215 −0.310 −0.736** −0.910** −0.101 −0.730**
    藻红蛋白 PE 0.978** 0.948** 0.886** 0.842** 0.011 −0.849** −0.910** −0.937** −0.950**
    藻蓝蛋白 PC 0.951** 0.969** 0.992** 0.923** −0.130 −0.882** −0.920** −0.947** −0.950**
    PSII最大光化学效率 Fv/Fm 0.804** 0.745** 0.752** 0.792** −0.710** −0.799** −0.420 −0.532 −0.230
    实际光能转化效率 ΦPSII 0.885** 0.776** 0.878** 0.895** −0.910** −0.853** −0.940** −0.913** −0.790**
    电子传递速率 ETR 0.859** 0.537* 0.784** 0.890** −0.910** −0.902** −0.900** −0.771** −0.600*
    光化学淬灭系数 qP 0.918** 0.866** 0.912** 0.929** −0.920** −0.835** −0.920** −0.755** −0.760**
    非光化学淬灭系数 NPQ 0.007 0.679** 0.952** 0.848** 0.912** 0.936** 0.937** 0.966** 0.902**
    注:**表示在0.01水平 (双尾) 极显著相关,*表示在0.05水平 (双尾) 显著相关。 Note: **. Extremely significant correlation at 0.01 level (Two-tailed); *. A significant correlation at 0.05 level (Two-tailed).
    下载: 导出CSV

    表  2  温度和光照强度对异枝江特定生长率的双因素方差分析

    Table  2.   Two-way ANOVA analysis for effects of temperature and light intensity on specific growth rate of G. bailinae

    变异来源
    Source of variation
    自由度
    df
    F显著性
    Sig.
    温度
    Temperature
    4 802.800 <0.000 1
    光照强度
    Light intensity
    3 233.200 <0.000 1
    温度×光照强度
    Temperature×Light intensity
    12 37.810 <0.000 1
    残差
    Residual
    40
    下载: 导出CSV

    表  3  温度和光照强度对异枝江蓠光合色素的双因素方差分析

    Table  3.   Two-way ANOVA analysis for effect of temperature and light intensity on photosynthetic pigments of G. bailinae

    光合色素 Photosynthetic pigment变异来源 Source of variation自由度 dfF显著性 Sig.
    叶绿素a Chl a 温度 Temperature 4 36.650 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 53.480 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 4.415 0.000 2
    残差 Residual 40
    类胡萝卜素 Car 温度 Temperature 4 23.850 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 14.830 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 1.490 0.168 4
    残差 Residual 40
    藻红蛋白 PE 温度 Temperature 4 448.300 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 219.400 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 25.370 <0.000 1
    残差 Residual 40
    藻蓝蛋白 PC 温度 Temperature 4 356.000 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 131.500 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 14.400 <0.000 1
    残差 Residual 40
    下载: 导出CSV

    表  4  温度和光照强度对异枝江蓠PSII光化学效率参数的双因素方差分析

    Table  4.   Two-way ANOVA analysis for effect of temperature and light intensity on photochemical efficiency parameters of PSII of G. bailinae

    光化学效率参数 Photochemical efficiency parameter变异来源 Source of variation自由度 dfF显著性 Sig.
    PSII最大光化学效率 Fv/Fm 温度 Temperature 4 290.800 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 10.380 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 1.864 0.069 9
    残差 Residual 40
    实际光能转化效率 ΦPSII 温度 Temperature 4 61.560 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 106.000 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 4.071 0.000 4
    残差 Residual 40
    电子传递速率 ETR 温度 Temperature 4 53.820 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 70.460 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 4.001 0.000 4
    残差 Residual 40
    下载: 导出CSV

    表  5  温度和光照强度对异枝江蓠荧光淬灭参数的双因素方差分析

    Table  5.   Two-way ANOVA analysis for effect of temperature and light intensity on fluorescence quenching parameters of G. bailinae

    荧光淬灭参数Fluorescence quenching parameter变异来源 Source of variation自由度 dfF显著性 Sig.
    光化学淬灭系数  qP 温度 Temperature 4 86.340 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 73.660 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 3.471 0.001 5
    残差 Residual 40
    非光化学淬灭系数 NPQ 温度 Temperature 4 204.600 <0.000 1
    光照强度 Light intensity 3 338.400 <0.000 1
    温度×光照强度 Temperature×Light intensity 12 33.670 <0.000 1
    残差 Residual 40
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘榆莎, 王东, 徐晓婷, 等. 温度和盐度对浒苔生长和光合生理特性的影响[J]. 水生生物学报, 2016, 40(6): 1227-1233. doi: 10.7541/2016.160
    [2] 史彦江, 罗青红, 宋锋惠, 等. 高温胁迫对新疆榛光合参数和叶绿素荧光特性的影响[J]. 应用生态学报, 2012, 23(9): 2477-2482. doi: 10.13287/j.1001-9332.2012.0342
    [3] 张宝, 徐燕, 许凯, 等. 坛紫菜响应高光胁迫的分子机制[J]. 水产学报, 2022, 46(11): 2066-2075.
    [4] 杨宇峰, 罗洪添, 王庆, 等. 大型海藻规模栽培是增加海洋碳汇和解决近海环境问题的有效途径[J]. 中国科学院院刊, 2021, 36(3): 259-269. doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20210217103
    [5] 付倩倩, 李航霄, 吴海龙, 等. 光强对缘管浒苔 (Ulva linza) 光合生理特性和短期温度效应的影响[J]. 海洋与湖沼, 2018, 49(5): 967-974. doi: 10.11693/hyhz20180400074
    [6] 王晓艳. 不同温度和光照强度对裙带菜 (Undaria pinnatifida) 幼孢子体叶绿素荧光参数和抗氧化系统的影响[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2015.
    [7] 程晓鹏, 章守宇, 林军, 等. 海带孢子体光合活性对不同温度和光照的响应[J]. 水产学报, 2020, 44(2): 234-244.
    [8] 钟逸云, 杨蕴琪, 郜晓峰, 等. 盐度、温度和光照强度对针叶蕨藻的生长及光合活性的影响[J]. 热带亚热带植物学报, 2021, 29(6): 626-633. doi: 10.11926/jtsb.4378
    [9] 陈伟洲, 吴文婷, 许俊宾, 等. 不同生态因子对皱紫菜生长及生理组分的影响[J]. 南方水产科学, 2013, 9(2): 14-19. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2013.02.003
    [10] 胡凡光, 郭萍萍, 王娟, 等. 水温、盐度、pH和光照度对龙须菜生长的影响[J]. 渔业现代化, 2013, 40(4): 23-27. doi: 10.3969/j.issn.1007-9580.2013.04.005
    [11] ENDOMA L F, NUÑAL S N, TRAIFALGAR R F M, et al. Photo-bleached agar extracts from Gracilariopsis heteroclada[J]. Bot Mar, 2020, 63(6): 559-569. doi: 10.1515/bot-2020-0028
    [12] ELLE B J, CORRE JR V, FELARCA K G, et al. Potential of Gracilariopsis bailiniae and Oreochromis mossambicus in improving water quality in intensive Litopenaeus vannamei tank culture[J]. AACL Bioflux, 2017, 10(5): 1309-1318.
    [13] HUANG B W, CUI J J, CHEN X Y, et al. Mechanism of the allelopathic effect of macroalgae Gracilaria bailiniae on Nitzschia closterium[J]. Ecotoxicol Environ Saf, 2022, 241: 113767. doi: 10.1016/j.ecoenv.2022.113767
    [14] 徐聪, 徐日升, 黄博文, 等. 异枝江蓠与凡纳滨对虾室内零换水混养[J]. 广东海洋大学学报, 2021, 41(3): 131-137. doi: 10.3969/j.issn.1673-9159.2021.03.017
    [15] 夏邦美. 中国海藻志第二卷: 红藻门. 第五册: 伊谷藻目 杉藻目 红皮藻目[M]. 北京: 科学出版社, 1999.
    [16] 钟志海, 黄中坚, 陈伟洲. 不同环境因子对异枝江蓠的生长及生化组分的影响[J]. 渔业科学进展, 2014, 35(3): 98-104. doi: 10.11758/yykxjz.20140314
    [17] YONG Y S, YONG W T L, ANTON A. Analysis of formulae for determination of seaweed growth rate[J]. J Appl Phycol, 2013, 25(6): 1831-1834. doi: 10.1007/s10811-013-0022-7
    [18] WELLBURN, ALAN R. The spectral determination of chlorophyll a and chlorophyll b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution[J]. J Plant Physiol, 1994, 144(3): 307-313. doi: 10.1016/S0176-1617(11)81192-2
    [19] BEER S, ESHEL A. Determining phycoerythrin and phycocyanin concentrations in aqueous crude extracts of red algae[J]. Mar Freshw Res, 1985, 36(6): 785-792. doi: 10.1071/MF9850785
    [20] 姜宏波, 田相利, 董双林, 等. 温度和光照强度对鼠尾藻生长和生化组成的影响[J]. 应用生态学报, 2009, 20(1): 185-189. doi: 10.13287/j.1001-9332.2009.0015
    [21] 郜晓峰, 刘炜, 钟逸云, 等. 不同温度对大叶藻生长与光合生理的影响[J]. 应用与环境生物学报, 2022, 28(1): 175-181.
    [22] 王义婧, 徐胜, 何兴元, 等. 美国薄荷 (Monarda didyma L.) 对大气增温的生理生态响应[J]. 生态环境学报, 2018, 27(12): 2217-2224.
    [23] MURCHIE E H, LAWSON T. Chlorophyll fluorescence analysis: a guide to good practice and understanding some new applications[J]. J Exp Bot, 2013, 64(13): 3983-3998. doi: 10.1093/jxb/ert208
    [24] 张卫强, 黄芳芳, 甘先华, 等. 遮阴和盐分对银叶树幼苗光合特性与叶绿素荧光参数的影响[J]. 生态环境学报, 2020, 29(3): 438-446.
    [25] GOLTSEV V, KALAJI H, PAUNOV M, et al. Variable chlorophyll fluorescence and its use for assessing physiological condition of plant photosynthetic apparatus[J]. Russ J Plant Physiol, 2016, 63(6): 869-893. doi: 10.1134/S1021443716050058
    [26] MAXWELL K, JOHNSON G N. Chlorophyll fluorescence: a practical guide[J]. J Exp Bot, 2000, 51(345): 659-668. doi: 10.1093/jexbot/51.345.659
    [27] MISHRA A N. Chlorophyll fluorescence: a practical approach to study ecophysiology of green plants[M]//SÁNCHEZ-MOREIRAS A M, REIGOSA M J. Advances in plant ecophysiology techniques. Cham: Springer International Publishing AG, 2018: 77-97. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93233-05.
    [28] 薛娴, 许会敏, 吴鸿洋, 等. 植物光合作用循环电子传递的研究进展[J]. 植物生理学报, 2017, 53(2): 145-158. doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2016.0432
    [29] 周伟, 武卉, 黄晶晶, 等. 高浓度CO2和光周期对浒苔幼苗生长和光合生理的影响[J]. 南方水产科学, 2022, 18(5): 30-38. doi: 10.12131/20210278
    [30] 陈敏, 王宁, 杨多利, 等. 隐藻藻胆蛋白的结构与能量传递功能[J]. 植物生理学报, 2015, 51(12): 2070-2082. doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2015.0382
    [31] 张文文, 郭永坚, 李俊伟, 等. 营养盐对海萝生长和藻体生化成分的影响[J]. 南方水产科学, 2016, 12(2): 30-35. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2016.02.005
    [32] 丁兰平, 孙国栋, 黄冰心, 等. 温度和盐度对刺枝鱼栖苔 (Acanthophora spicifera) (红藻门,松节藻科) 生长及其几种光合色素的影响[J]. 海洋与湖沼, 2013, 44(4): 913-918.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  64
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-18
  • 修回日期:  2022-03-18
  • 录用日期:  2023-03-25
  • 网络出版日期:  2023-03-31

目录

    /

    返回文章
    返回