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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, 2023, 19(4): 139-147. 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, 2023, 19(4): 139-147. doi: 10.12131/20220318
HUANG Yongjian, CUI Jianjun, CHEN Xinyi, GUO Youyou, XIN Rong, LIAO Jiawei, CHEN Chunli, XIE Enyi. Photophysiological responses of Gracilariopsis bailinae to temperature and light intensity[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(4): 139-147. doi: 10.12131/20220318
Citation: HUANG Yongjian, CUI Jianjun, CHEN Xinyi, GUO Youyou, XIN Rong, LIAO Jiawei, CHEN Chunli, XIE Enyi. Photophysiological responses of Gracilariopsis bailinae to temperature and light intensity[J]. South China Fisheries Science, 2023, 19(4): 139-147. 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 responses 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/FmΦPSII、ETR和qP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).
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    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
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    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 effects 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
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    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 effects 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
    DF
    F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
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    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 effects 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
    DF
    F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
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-18
  • 修回日期:  2023-03-08
  • 录用日期:  2023-03-25
  • 网络出版日期:  2023-03-31
  • 刊出日期:  2023-08-05

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