我國養(yǎng)殖卡帕藻Kappaphycus品系的分子鑒定與生理生態(tài)分析.pdf

1、卡帕藻Kappaphycus屬于紅藻門Rhodophyta、真紅藻綱Florideophyceae、杉藻目Gigartinales、紅翎菜科Solieriaceae、麒麟菜族Eucheumatoideae，是用于生產(chǎn)卡拉膠的重要熱帶海產(chǎn)經(jīng)濟紅藻。多年的營養(yǎng)繁殖和近幾年水域環(huán)境的日益惡化，使我國移植的卡帕藻屬海藻資源受到了前所未有的破壞。由于原有藻體的抗病力下降，人們盲目地從異地頻繁引進新種苗現(xiàn)象同益嚴重，并且養(yǎng)殖海域環(huán)境不同又造成藻體形

2、態(tài)和顏色差異的狀況，迫切需要對我國現(xiàn)有的養(yǎng)殖種類進行種類鑒定，對具有高產(chǎn)、高抗性等優(yōu)良品種進行選育。為了持續(xù)、更好地發(fā)展、保護和利用這一重要經(jīng)濟資源，本文系統(tǒng)地研究了我國卡帕藻屬養(yǎng)殖品系的分類及其生長和抗性等生理生態(tài)，具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1.卡帕藻的分子鑒定。通過隨機引物擴增片段多態(tài)性(RAPD)和簡單序列重復區(qū)間擴增多態(tài)性(ISSR)分析，對我國海南養(yǎng)殖的卡帕藻屬海藻三種常見外形株系進行鑒定；在此基礎(chǔ)上，進一步對我

3、國海南、福建養(yǎng)殖的以及本實驗室培養(yǎng)和保存的卡帕藻屬海藻，通過核糖體內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(ITS1-5.8S rDNA-ITS2，ITS)序列擴增和測序，并與細齒麒麟菜Eucheuma denticulatum比較研究，對其進行種質(zhì)鑒定。結(jié)果表明：用RAPD與ISSR標記分析卡帕藻3個株系的遺傳距離分別介于0.1229-0.1535與0.0688-0.1124之間，確定三個株系乃同一個種-長心卡帕藻Kappaphycus alvarezii;麒麟

4、菜屬和卡帕藻屬的ITS序列具有明顯差異，差異率高達58.72％-64.00％，遺傳距離介于0.388-0.399之間；同屬種間堿基差異率為7.02％-7.48％，差異主要存在于ITS1和ITS2區(qū)域，遺傳距離介于0.042-0.045之間；種內(nèi)堿基差異率為0.00％-0.31％，差異都出現(xiàn)在ITS2區(qū)域，遺傳距離介于0.000-0.003之間。該研究證明了ITS序列可作為種內(nèi)及種間親緣關(guān)系鑒定的有效工具，不但可以明確區(qū)別卡帕藻屬與麒麟菜

5、屬海藻，而且能有效地區(qū)別卡帕藻屬內(nèi)種間、種內(nèi)及麒麟菜屬種內(nèi)差異，為麒麟菜族海藻的分子鑒定提供了一條新途徑，為其遺傳育種研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 2.卡帕藻的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征。以實驗室培養(yǎng)的和我國海南、福建海區(qū)養(yǎng)殖的卡帕藻屬Kappaphycus海藻為材料，觀測了它們的外部形態(tài)、顯微結(jié)構(gòu)及部分超微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：卡帕藻屬海藻呈綠色、黃綠色、綠褐色、紅褐色、黃褐色和褐色等多種顏色；分枝互生、輪生、偏生或不規(guī)則，分枝術(shù)端尖細或圓鈍，二叉、三

6、叉或爪狀；突起疣狀、乳頭狀或刺狀；內(nèi)部都由表皮層、皮層和髓部組成，但是在細胞大小、排列上因種或品系而異。K. sp.與K.alvarezii的內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異明顯，K. sp.比K.alvarezii的中皮層細胞略大，皮層細胞的層數(shù)多，髓部細胞大，二者的外膠質(zhì)層厚和表皮細胞大小相近。
　　 3.卡帕藻的卡拉膠等營養(yǎng)成分分析。對長心卡帕藻的養(yǎng)殖品系K.alvarezii(LD1)和K.alvarezii(XC1)的卡拉膠等營養(yǎng)成分進行

7、了分析。結(jié)果表明K.alvarezii(LD1)和K.alvarezii(XC1)長心卡帕藻是高碳水化合物、低蛋白和低脂肪的海藻。碳水化合物含量分別為67.17％和66.40％，K.alvarezii(XC1)的卡拉膠含量是K.alvarezii(LD1)的1.76倍；K.alvarezii(LD1)和K.alvarezii(XC1)藻體中蛋白質(zhì)含量分別為6.16％和3.09％，脂肪含量分別為0.48％和0.40％，必需氨基酸和不飽和脂

8、肪酸含量高；礦質(zhì)元素鈣和鉀含量豐富。
　　 4.卡帕藻的生態(tài)因子分析。在室內(nèi)采用靜置培養(yǎng)法研究了長心卡帕藻生長的適宜溫度、光照強度和鹽度，主要測定了不同溫度(15℃、20℃、25℃、30℃和32℃)、不同光照強度(30、65、110、150和200μmol.m-2s-1)和不同鹽度(23、28、32、35和41‰)對卡帕藻的生長率、成活率、色素含量及其吸收光譜的影響。結(jié)果表明：長心卡帕藻的最適生長溫度為25℃，20℃以下和30℃

9、以上溫度對其生長不利，藻體對短期20℃以下低溫的耐受力比對30℃以上高溫的耐受力強。紅褐色品系長心卡帕藻適宜的光照強度和鹽度范圍分別為30μrnol.m-2s-1-65μmol.m-2s-1和28‰-32‰；最適光強和鹽度分別為30μmol·m-2s-1和32‰。黃綠色品系長心卡帕藻適宜的光照強度和鹽度范圍分別為150μmol.m-2s-1-200μmol.m-2s-1和23‰-32‰；最適光強和鹽度分別為150μmol·m-2s-1和

10、23‰。不同溫度、光照強度和鹽度條件下培養(yǎng)，長心卡帕藻體內(nèi)的色素含量會發(fā)生變化，而色素吸收光譜特性不變，色素含量與其生長率有或無明顯的相關(guān)關(guān)系。該研究結(jié)果對我國卡帕藻的栽培生產(chǎn)，特別是室內(nèi)培養(yǎng)研究具有一定的指導意義
　　 5.卡帕藻的耐溫性分析。研究了K.sp.(LA2)、K.alvarezii(Lab1)和K. sp.(PT)3個卡帕藻養(yǎng)殖品系(分別記作A、B和C品系)對高溫和低溫的耐受性，確定了較耐高溫和低溫品系。分別測定1

11、0℃、15℃、20℃、25℃、32℃、35℃和40℃不同溫度條件下海藻的硝酸還原酶(NR)和過氧化物酶(POD)活性、葉綠素(Chl)a和藻紅蛋白(PE)含量，并采用調(diào)制葉綠素熒光技術(shù)，測定了32℃、35℃和40℃不同高溫處理后3個品系的葉綠素熒光參數(shù)變化趨勢。結(jié)果表明：高溫對3個品系卡帕藻的NR和POD活性有顯著影響，都表現(xiàn)出不同程度的活性升高，說明32℃以上高溫不適于3個品系卡帕藻的生長，35℃以上高溫對它們產(chǎn)生了明顯的脅迫。高溫對

12、3個品系卡帕藻的光合色素造成了不同程度的破壞。在32℃～40℃條件下，隨著溫度的升高，A、B和C品系的實際光能轉(zhuǎn)化效率(Y)和光合電子傳遞速率(ETR)明顯下降，溫度越高，下降程度越大；在32℃～40℃范圍內(nèi)，短期高溫可刺激A品系的光合活性增強，但隨著處理時間的延長，其光合活性下降，但差異不顯著；在32℃～35℃范圍內(nèi)，短期高溫可刺激B和C品系的光合活性增強，但隨著處理時間的延長，二者的光合活性顯著下降；A、B和C品系對40℃高溫的耐受

13、力低于35℃和32℃的。綜合所有測定的生理指標，顯示A品系對32℃以上高溫的耐受力明顯強于B和C品系。
　　 低溫處理時，由NR和POD活性變化可見，3個品系卡帕藻對20℃以下低溫均有一定抗性，C品系抗性最強。從兩類色素含量的變化可見，A品系在低溫條件下代謝水平下降，特別是15℃～10℃范圍內(nèi)其光合代謝水平明顯下降；B品系在低溫條件下代謝水平有補償性增加，這種適應能力比A品系強，C品系的代償性增加最強。因此C品系對20℃以下低溫