米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）感染对不同生活史阶段羊栖菜（Sargassum fusiformis）生长、发育及光合作用的影响

作     者：尚天歌 

作者单位：温州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马增岭

授予年度：2019年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090302[农学-植物营养学] 0713[理学-生态学] 

主      题：赤潮 米氏凯伦藻 羊栖菜 合子 生长发育 光合作用 转录组学 

摘      要：大型海藻的规模化养殖能够缓解水体富营养化,为海洋生物提供庇护场所增加生物多样性,并通过化感作用抑制赤潮藻的生长从而降低赤潮发生风险。目前,大型海藻对赤潮藻的克生效应已被广泛研究,但是有关赤潮胁迫对大型海藻光合生理活动的影响却很少受到关注,尤其缺乏关于赤潮发生过程中大型海藻生殖细胞及幼苗在生长、发育、光合作用及遗传物质表达等方面对不同类型赤潮如何应答的研究。温州洞头海域是我国羊栖菜主产区,该海域羊栖菜的成熟期、有性生殖期及幼苗期均与赤潮高发期重合。为了探究甲藻赤潮对羊栖菜养殖的危害,本文在半连续培养(semi-cutinuous culture)和批量培养(batch culture)条件下研究了米氏凯伦藻感染对羊栖菜合子及幼苗的生长、发育及光合作用的影响,并通过转录组学方法解析了其可能机理,研究结果如下:(1)在半连续培养(每天更换培养液)条件下,米氏凯伦藻浓度为500μg Chl a l及以上时会显著抑制羊栖菜合子的生长、发育、光合色素含量及光合活性,且该抑制作用随着米氏凯伦藻细胞浓度的增加和感染时间的延长而增强。经过12天培养,羊栖菜合子体积在浓度为0、500、750、1000和1500μg Chl a l米氏凯伦藻感染条件下分别为0.0205、0.0131、0.0125、0.0114、0.0102 mm;平均相对生长速率分别为0.1130、0.0785、0.0770、0.0677、0.0615 d。与对照组相比,浓度为500、750、1000、1500μg Chl a l米氏凯伦藻感染使得合子的最大相对电子传递速率(r ETR)分别下降了64.21%、69.76%、76.39%和79.73%;相应的表观光合作用效率分别下降了27.50%、53.75%、63.13%和64.57%。(2)在批量培养条件下,米氏凯伦藻感染不会抑制羊栖菜卵细胞的受精,但是会显著抑制其合子的生长、叶绿素a含量及最大相对电子传递速率。与对照组相比,受感染组合子的体积从第5天开始显著降低,相对生长速率从第6天开始显著降低,且抑制程度随着感染时间的延长差异显著性增加。在第10天时,与对照组相比,感染组合子的相对生长速率、叶绿素a含量和最大相对电子传递速率分别下降了28.44%、4.99%和63.99%。(3)在半连续培养(每天更换培养液)条件下,与F/2培养基培养的合子(对照组)相比,采用1000μg Chl a l的米氏凯伦藻细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞上清液(FC)对羊栖菜合子进行感染,6天后合子体积开始显著低于对照组,但不同感染组的合子的形态基本保持一致。培养2周后,米氏凯伦藻细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞上清液(FC)处理组中的合子体积分别为0.0407、0.0142、0.0254和0.0185 mm。相应的相对生长速率为0.1540、0.0935、0.1338和0.1077 d。此外,三种感染方式下,合子的光合活性显著低于对照组。在细胞悬浮液(LC)、细胞破碎液(RC)和无细胞上清液(FC)中培养的合子的最大相对电子传递速率(r ETR)分别下降了69.91%、28.52%和56.36%;表观光合作用效率(α)分别下降了70.00%、17.35%和56.12%。这些结果表明,米氏凯伦藻感染对羊栖菜合子光合活动的抑制作用主要通过细胞直接接触和向外胞分泌化感物质的途径产生的。(4)在批量培养条件下,羊栖菜幼苗与高浓度米氏凯伦藻共培养10天后,其鲜重、叶绿素a含量、表观光合作用效率(α)和最大相对电子传递速率(r ETR)分别下降了53.60%、13.48%、6.30%和36.51%。与米氏凯伦藻共培养一周后,羊栖菜幼苗的叶片开始腐烂并从茎上脱落,且羊栖菜幼苗叶片表皮细胞的坏死数量随着感染时间的延长而增加。此外,羊栖菜幼苗光系统反应中心亚基和光合天线蛋白相关基因的差异性表达与其光合活动的变化相一致。这些结果表明,羊栖菜幼苗可能通过由紧密排列的圆柱形细胞形成的表皮层和对光合活动相关基因的差异表达调控来增加对米氏凯伦藻感染的耐受性。