（环境科学专业论文）几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究.pdf

几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 学位论文完成日期： 指导教师签字： 答辩委员会成员签字： i i l l11u li i it ll ii l i l l l l l ll l l l l l 0 y 18 2 9 9 5 3 “ 丝! ：! 竺 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 洼! 如遗查墓 丝益墨挂剔童明的，奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：冀嘭鸹 签字日期：扫f 啤乡月1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项： 1 、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文 被查阅和借阅。 2 、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期 刊( 光盘版) 电子杂志社用于出版和编入c n k i 中国知识资源总库，授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库。( 保密的学位论文 在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：娄i 吃嗝 签字日期：p f 年6 月- f 日 i i l 导师签字： 彳。羽z 签字日期：为，p 年占月伊日 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 摘要 近年来，海洋微藻间的化感作用越来越引起国内外学者的重视。有研究认为，微 藻间的化感作用在解释有害赤潮的爆发、消散以及浮游植物群落结构演替方面起着关 键性的作用，但是关于微藻化感作用的产生机理和作用机制，现在还正处于研究阶段。 因此，本实验在参考前人的基础上，选择中国沿海典型赤潮藻种中肋骨条藻、强壮前 沟藻、海洋原甲藻、微型原甲藻及锥状斯氏藻作为研究对象，实验室可控条件下，以 双藻共培养、目标藻种去藻滤液对其他微藻生长的影响的形式研究上述微藻的化感作 用，探明化感物质的本质及其作用方式。 实验结果表明，以不同的密度比例共培养时，中肋骨条藻分别受到强壮前沟藻 ( s c o s t a t u m 4 c a r t e r a e = 1 ：1 ，p = 0 0 4 9 4 0 0 0 5 ；s c o s t a t u m ：a c a r t e r a e = l ：5 ，p = o 0 4 9 7 1 0 0 5 ) 海洋原甲藻 c o s t a t u m _ 4 c a r t e r a e = l ：1 , p = 0 0 1 4 8 9 0 0 5 ；s c o s t a t u m “c a r t e r a e = 1 ：1 0 ， p = 0 0 3 0 9 3 0 0 5 ) 、微型原甲藻( p = 0 0 0 0 0 0 0 0 5 ) 的强烈抑制，在强壮前沟藻( 生长阶段 i ：p = 0 0 0 2 9 8 0 0 5 ；阶段i i ：p = o 0 3 1 4 9 0 0 5 ) 和海洋原甲藻( 生长阶段i ： p = 0 0 2 3 7 4 0 0 5 ) ，而对等鞭金藻的生长没有明显影响； 海洋原甲藻在其2 个不同生长阶段的胞外滤液中生长轻微下降( 生长阶段 i ：p = 0 4 0 6 8 1 0 0 5 ；阶段i i ：p = 0 3 5 2 8 6 0 0 5 ) ；锥状斯氏藻滤液对强壮前沟藻生长无显 著影响，对其本身的生长则起到阻碍作用( 阶段i ：p = 0 6 0 5 1 6 0 0 5 ；阶段 i i ：p = o 3 3 8 7 2 0 0 5 ) ；滤液中生长的其他微藻各自受到的抑制作用稍有差异。3 种化感 藻种第1 i 生长阶段的胞外滤液的生长抑制作用明显强于第1 阶段，即当强壮前沟藻、 海洋原甲藻和锥状斯氏藻的细胞密度分别达到6 1 0 5 c e l l sm l ，1 1 1 0 4 c e l l sm l d 和 1x 1 0 5 c e l l sm l 。的滤液具有较强的化感抑制作用，说明化感作用的强弱与其产生化感作 用的细胞密度的高低相关；当胞外滤液浓度被稀释1 8 时，其化感抑制作用最弱，甚 至会出现促进细胞生长的现象，化感物质的浓度状况决定了化感效应的表现形式一抑 制、促进或无作用。而在中肋骨条藻指数生长阶段的去藻滤液中，这5 种微藻的生长 都没有受到显著的生长抑制作用。 有机溶剂乙酸乙酯粗提强壮前沟藻、海洋原甲藻和锥状斯氏藻胞外滤液中的化感 物质，生物检测知其具有生物活性，并具有“杀藻”、“溶藻”的作用，通过g c m s 分 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 析得到几种可能的化感物质，其中仅二丁基羟基甲苯是3 种粗提物中所共有的物质， 可见不同的微藻会产生不同的化感物质。这些化感物质的产生机理和作用机制还有待 进一步的研究。 海洋微藻之间化感效应的研究对于生产实践中有害赤潮的生物治理及利用微藻 化感作用机制诱导细胞加速生长以扩大培养经济微藻均具有可靠的参考价值和应用 价值。 关键词：微藻化感作用；共培养；微藻胞外滤液；化感物质；g c 骼分析 t h ep o p u l a t i o n sw i t h i na l le c o s y s t e m i nt h i sa r t i c l e ，t h ee x p e r i m e n t sw a sc o n d u c t e du n d e r s t a b l ee n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s ( t e m p e r a t u r e ，l i g h ta n di l l u m i n a t i n gp e r i o d i c i t y ，e t c ) a n d s u f f i c i e n tn u t r i t i o ns u p p l yb y1 7 2e n r i c h m e n te v e r yd a y , t h u se x c l u d i n gt h ee f f e c t so f v a r i a t i o n si ne n v i r o n m e n t a lf a c t o r s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eg r o w t ho fs c o s t a t u mw a s n o to n l yh o t l yi n h i b i t e dw h e nc u l t u r e d 、) l ，i l a c a r t e r a e ( s c o s t a t u m , 4 c a r t e r a e = 1 ：1 ， p = o 0 4 9 4 0 0 0 5 ；s c o s t a t u m , 4 c a r t e r a e = l ：5 ，p = 0 0 4 9 7 1 0 0 5 ) 尸m i c a n s ( s c o s t a t u m m c a r t e r a e = 1 ：1 ，p = 0 0 1 4 8 9 0 0 5 ；s c o s t a t u m ：a c a r t e r a e = 1 ：1 0 ，p = o 0 3 0 9 3 0 0 5 ) o rp m i n i m u m ( p = o 0 0 0 0 0 0 0 5 ) i nd i f f e r e n tc e l ld e n s i t i e s ，r e s p e c t i v e l y , b u ta l s os u p p r e s s e di nt h ef i l t r a t e o fa c a r t e r a e ( g r o w t hs t a g ei ：p = o 0 0 2 9 8 0 0 5 ；s t a g ei i ：p = o 0 31 4 9 0 0 5 ) a n dp m i c a n s ( g r o w t hs t a g ei ：p = o 0 2 3 7 4 0 0 5 ) * 瓴h e nw a sc u l t u r e d 谢t l lt w o - t w o ，a c a r t e r a e 、pm i c a n sa n d & t r o c h o i d e a ，a r e r e s t r a i n e db yo t h e ra l g a e ，r e s p e c t i v e l y , i nd i f f e r e n td e g r e e t h ei n h i b i t o r ys t r e n g t ho fp m i c a n so ns t r o c h o i d e aw a sa b o u t1 6t i m e sh i g h e rt h a ni tw a si n h i b i t e db yp m i c a n s ；a n d t h ei n h i b i t o r ys t r e n g t ho na c a r t e r a ew a sa b o u t3 3 3t i m e sh i g h e rt h a ni tw a si n h i b i t e db yp m i c a n s t h ei n h i b i t o r ys t r e n g t ho fs t r o c h o i d e ao na c a r t e r a ew a sa b o u t3 0 5t i m e sh i g h e r t h a ni tw a si n h i b i t e db ys t r o c h o i d e a t h ef i l t r a t ef r o md i f f e r e n tp h a s e so f a 。c a r t e r a e 、p m i c a n sa n ds t r o c h o i d e aw e r e c u l t u r e dw i t l l5a l g a e i ti sn o t e dt h a tt h ee n r i c h e df i l t r a t eo f a c a r t e r a ec o u l dw e a k l y s t i m u l a t e di t s e l f ( g r o w t hs t a g ei ：p = 0 7 5 0 9 9 0 0 5 ；s t a g ei i ：p = o 7 7 6 2 7 0 0 5 ) ，a n dt h e g r o w t ho f lg o l b a n ar e m a i n e da l m o s tu n c h a n g e d ；a n dt h eg r o w t ho f f m i c a n sw a sw e a k l y s u p p r e s s e di ni t se n r i c h e df i l t r a t e ( g r o w t hs t a g ei ：p - - 0 4 0 6 81 0 0 5 ；s t a gi i ：p = 0 3 5 2 8 6 o 0 5 ) t h eg r o w t ho f a c a r t e r a ew a sn o ta f f e c t e db ye n r i c h e df i l t r a t eo f & t r o c h o i d e a ，b u t & t r o c h o i d e aw a sw e a k l ys u p p r e s s e d ( s t a gi ：p = o 6 0 516 o 0 5 ；s t a g ei i ：p - 0 3 3 8 7 2 0 0 5 ) t h eg r o w t ho fa l g a ew a sm o r ei n h i b i t e di ne n r i c h e df i l t r a t eo fg r o w t hp h a s ei it h a ni n p h a s ei i tm e a n sw h e ne e l ld e n s i t i e so f a c a r t e r a e 、pm i c a n sa n d t r o c h o i d e aa r e 6 x 1 0 5 c e l l sm l 。1 ，1 1 x 1 0 4 c e l l sm l 1a n dl x l 0 5 c e l l sm l 1 ，r e s p e c t i v e l y , g r o w t ho f 5a l g a ew a s 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 r e d u c e do b v i o u s l y w h i l et h ef i l t r a t ew a sd i l u t e dt o1 2 、1 4a n d1 8 ，t h ei n h i b i t i o ne f f , c t w a s l o s i n g ，o rt h eg r o w t hw a ss t i m u l a t e da tl o wc o n c e n t r a t i o n s t h em a r i n ea l g a ef i l t r a t e ，a c a r t e r a e 、p m i c a n sa n ds t r o c h o i d e a d e p e n d i n go ng r o w t hs t a g ei n f l u e n c e do t h e r s g r o w t h a n di nt h ef i l t r a t eo fe x p o n e n t i a lp h a s es c o s t a t u m ，t h e5a l g a eg r o w t hw c l en o t s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n tc o m p a r e dt ot h ec o n t r 0 1 e x t r a c t sf r o mc e l l f r e ef i l t r a t e so f a c a r t e r a e 、p m i c a n sa n ds t r o c h o i d e aw e r e b i o a s s a y e d i ti sn o t e dt h a tt h ec r u d ee x t r a c t i o nh a st h ef u n c t i o no fd i s s o l v i n ga l g a e t h e n t h ee x t r a c t i o nw e r ef i n a l l ya n a l y z e db yg a sc h r o m a t o g r a p h yc o u p l e dt om a s ss p e c t r o m e t r y ( g c m s ) t h er e s u l t so fg c m ss h o w e dt h a tt h em a j o rp o t e n t i a la l l e l o c h e m i e a l sw e r e p h e n o l i cc o m p o u n d s ，a n dd i f f e r e n ta l g a eh a v e d i f f e r e n ta l l e l o c h e m i c a l s b e n z y lb u t y l p h t h a l a t ei st h eo n l yo n et l l e y2 i l lh a v e t h i sp a p e rp r o v i d e st h e o r e t i c a lb a s i st od e e p l yr e s e a r c ht h ea l l e l o p a t h y b e t w e e nt h o s em i e r o a l g a e k e y w o r d s ：a l g a la l l e l o p a t h y ；b i a l g a ec u l t u r e ；f i l t r a t eo fa l g a e ；a l l e l o e h e m i e a l s ； g c 厂m s 。0 目录 1 微藻化感作用研究进展 1 1 微藻种间关系研究概况 1 2 微藻种间化感作用主要研究进展 1 2 1 微藻化感作用研究 1 2 2 化感物质 1 3 本文主要研究内容和研究重点一 2 几株具有化感作用典型赤潮藻的筛选 2 1 强壮前沟藻与中肋骨条藻化感作用研究 2 1 1 材料与方法 2 1 1 1 微藻培养条件 2 1 1 2 强壮前沟藻与中肋骨条藻半连续共培养 2 1 1 3 数据分析 2 1 2 结果与分析 2 1 2 1 强壮前沟藻与中肋骨条藻半连续共培养生长状况 2 1 2 2 强壮前沟藻与中肋骨条藻种间竞争抑制参数分析 2 2 海洋原甲藻与中肋骨条藻化感作用研究 2 2 1 材料与方法 2 2 1 1 微藻培养条件 2 2 1 2 海洋原甲藻与中肋骨条藻半连续共培养 2 2 1 3 数据分析 2 2 2 结果与分析 2 2 2 1 海洋原甲藻与中肋骨条藻共培养生长状况 2 2 2 2 海洋原甲藻与中肋骨条藻种间竞争抑制参数分析 2 3 微小原甲藻与中肋骨条藻化感作用研究 2 3 1 材料与方法 2 3 1 1 微藻培养条件 2 3 1 2 微小原甲藻与中肋骨条藻半连续共培养 2 3 1 3 数据分析 2 3 2 结果与分析 2 3 2 1 微小原甲藻与中肋骨条藻共培养生长状况 2 3 2 2 微小原甲藻与中肋骨条藻共培养种间竞争抑制参数分析 1 7 1 7 1 7 1 7 1 7 1 8 1 8 2 0 2 4 三种甲藻强壮前沟藻、海洋原甲藻及锥状斯氏藻化感作用研究 241材料与方法22 2 4 1 1 微藻培养条件 2 4 1 2 三种甲藻两两之间半连续共培养 2 2 2 2 2413数据分析一一2 2 2 4 2 结果与分析一2 3 2 4 2 1 锥状斯氏藻、强壮前沟藻与海洋原甲藻两两共培养生长状况 2 4 2 2 三种甲藻两两共培养种间竞争抑制参数分析 2 3 2 5 1 l 3 3 5 6 6 7 7 7 7 8 8 8 o h l j b b b b m m ：2 2 4 3 讨论 2 5 本章小结 3 几株典型赤潮藻去藻滤液化感作用研究 3 1 强壮前沟藻去藻滤液对5 株微藻生长的影响 3 1 1 材料与方法 3 1 1 1 微藻培养条件 3 1 1 2 强壮前沟藻去藻滤液培养5 株微藻 3 1 2 结果与分析 3 1 2 1 强壮前沟藻去藻滤液对中肋骨条藻生长的影响 3 1 2 2 强壮前沟藻去藻滤液对其本身生长的影响 3 1 2 3 强壮前沟藻去藻滤液对海洋原甲藻生长的影响 3 1 2 4 强壮前沟藻去藻滤液对锥状斯氏藻生长的影响 3 1 2 5 强壮前沟藻去藻滤液对球等鞭金藻生长的影响 3 1 3 讨论 3 2 海洋原甲藻去藻滤液对5 株微藻生长的影响 3 2 1 材料与方法 3 2 1 - 1 微藻培养条件 3 2 1 2 海洋原甲藻去藻滤液培养5 株微藻 3 2 2 结果与分析 3 2 2 1 海洋原甲藻去藻滤液对中肋骨条藻生长的影响 3 2 2 2 海洋原甲藻去藻滤液对其本身生长的影响一4 0 3 2 2 3 海洋原甲藻去藻滤液对强壮前沟藻生长的影响4 2 3 2 2 4 海洋原甲藻去藻滤液对锥状斯氏藻生长的影响 4 3 3 2 2 5 海洋原甲藻去藻滤液对球等鞭金藻生长的影响一4 3 3 2 3 讨论- - - 4 4 3 3 锥状斯氏藻去藻滤液对5 株微藻生长的影响4 5 331材料与方法45 3 3 1 1 微藻培养条件4 5 3 3 1 2 锥状斯氏藻去藻滤液对5 株微藻生长的影响一一一一 4 5 3 3 2 结果与分析4 6 3 3 2 1 锥状斯氏藻去藻滤液对中肋骨条藻生长的影响4 6 3 3 2 2 锥状斯氏藻去藻滤液对海洋原甲藻生长的影响一4 7 3 3 2 3 锥状斯氏藻去藻滤液对强壮前沟藻生长的影响4 8 3 3 2 4 锥状斯氏藻去藻滤液对其本身生长的影响4 8 3 3 3 讨论。，一- 4 9 3 4 中肋骨条藻去藻滤液对5 株微藻生长的影响 3 4 1 材料与方法 3 4 1 1 微藻培养条件 3 4 1 2 中肋骨条藻去藻滤液培养5 株微藻 3 4 2 结果与分析 5 0 5 0 5 0 5 0 5 l 3 4 2 1 中肋骨条藻去藻滤液对其本身生长的影响一5 l 3 4 2 2 中肋骨条藻去藻滤液对强壮前沟藻生长的影响 3 4 2 3 中肋骨条藻去藻滤液对海洋原甲藻生长的影响 3 4 2 4 中肋骨条藻去藻滤液对锥状斯氏藻生长的影响 5 l 5 2 5 3 猫粕 蕊蕊蕊凹凹勉弘弘弱弘弘弘卯” 4 1 3 微藻胞外代谢物提取 4 1 4 强壮前沟藻代谢粗提物的抑藻检测 4 1 5 三种甲藻代谢粗提物化感物质成分分析 4 2 结果与分析 4 2 1 强壮前沟藻代谢粗提物抑藻检测 4 2 2 三株甲藻代谢粗提物中化感物质成分 4 2 2 1 强壮前沟藻代谢粗提物中化感物质成分 4 2 2 2 海洋原甲藻代谢粗提物中化感物质成分 4 2 2 3 锥状斯氏藻代谢粗提物中化感物质成分 4 3 讨论 4 4 本章小结 5 结论与展望 5 1 结论 5 2 展望 参考文献 个人简历及硕士期间发表论文 致谢 i l i 7 5 弱舛 弱 钌弱鲐弱弘铂铂弱鼹弱矾矾仉 配 酡以 “ 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 0 前言 近年来，随着海洋微藻群落生态和种群生态研究的深入，微藻群落组成的演替及 种间关系愈来愈受到重视，成为现代海洋浮游植物生理生态学和化学生态学研究的热 点( 邹景忠等，1 9 8 9 ：潘克厚等，2 0 0 7 ；杨小茹等，2 0 0 8 ) 。微藻群落演替是一个比较 复杂的动态变化过程，涉及的驱动因素比较多，因素之间的关系比较复杂，而不同微 藻种类对胁迫环境的适应能力又有差别，需要应用新的技术方法进行研究。过去，由 于人们大都从外部环境影响因素角度，采用传统的短期或长期的定点、定期生态调查 方法和辅以生物测试法，研究分析介质中营养盐变化与微藻种类更替的相关性，忽视 微藻本身内部环境的作用( 张东鹏等，2 0 0 0 ：李瑞香等，2 0 0 3 ) ，故难以从机理上阐明 其演替的本质。了解微藻群落内部种内和种间关系的变化规律和作用机制是阐明微藻 群落演替和赤潮爆发机制及其演替机制的关键科学问题。 种间关系是微藻生物种群、群落研究的核心内容，也是海洋环境生态学和赤潮科 学研究最关键和最受关注的热点问题( 潘克厚等，2 0 0 7 ：r o y ，2 0 0 9 ) 。微藻种间关系 主要是种间竞争、互利共生等，大量研究显示，种间竞争是决定微藻群落形成多样性 和稳定性的主要因素，也是研究微藻种群更替、赤潮爆发机制的关键科学问题 ( k e a t i n g ，1 9 7 8 ；郭羽丰等，2 0 0 2 ) 。但迄今为止，微藻优势种在浮游植物群落里完全 占优势的机制尚没有一个完整的解释。近些年的研究表明( 王悠等，2 0 0 6 ；郝雯瑾等， 2 0 0 8 ；t a m e i s h i 等，2 0 0 9 ) ，微藻化感作用的种间竞争已成为其群落结构变化和赤潮 演替最为重要的因素。 生物的化感作用是化学生态学研究的重要领域，是近些年兴起的生物和化学交叉 学科。从近年我国沿海赤潮发生及危害的严重性，以及赤潮演替的特点及存在的科学 问题为切入点，选择了典型赤潮藻中肋骨条藻( s k e l e t o n e m ac o s t a t u m ) 、强壮前沟藻 ( a m p h i d i n i u mc a r t e r a e ) 、海洋原甲藻( p r o r o c e n t r u mm i c a n s ) 、微型原甲藻( 尸厂d r o c e n t r u m m i n i m u m ) 及锥状斯氏藻( s c r i p p s i e l l at r o c h o i d e a ) 作为研究对象，通过甲藻与硅藻、甲藻 与甲藻之间的种间关系来探讨化感作用的作用机制及化感物质的类型。 1 微藻化感作用研究进展 1 1 微藻种间关系研究概况 广阔的海洋中生活着无数的浮游植物群落，当一种或多种浮游植物在群落中占据 绝对优势时，往往会爆发赤潮灾害。赤潮是当今人类社会所面临的极其严峻的生态灾 害和社会经济问题之- - ( m a r c e l 等，2 0 0 5 ：；z i n g o n e 等，2 0 0 0 ) 。2 0 世纪7 0 年代末，我 国对赤潮的研究逐渐系统起来( z h a n g ，1 9 9 7 ) ，1 9 7 8 年中国科学院海洋研究所率先主持 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 了“渤海湾赤潮发生原因及预测方法研究”的赤潮专项研究，取得了巨大成就。赤潮灾 害的发生是一个复杂的生态变化过程( a n d e r s s o n 等，1 9 9 6 ；r i t a 等，2 0 0 5 ) ，关于赤潮 的发生机制，邹景忠( 1 9 8 3 、1 9 8 5 ) 、周成旭( 2 0 0 6 ) 研究认为富营养化是形成赤潮的重 要因素。黄晓航等( 1 9 9 7 ) 研究海洋原甲藻的n 营养生理特征时认为海洋原甲藻的特殊 生理特性使其易于形成赤潮，造成危害。李瑞香等( 2 0 0 3 ) 研究东海两种赤潮生物的围 隔实验时得出结论认为营养盐丰富情况下，中肋骨条藻在竞争中取得优势地位，而具 齿( 东海) 原甲藻( p r o r o c e n t r u md o n g h a i e n s e ) 赤潮在营养盐限制条件下也可以维持较长 时间。王宗灵等( 2 0 0 6 ) 实验室条件下模拟东海原甲藻和中肋骨条藻种群生长过程与种 间竞争现象时也证实了中肋骨条藻在营养盐充足的环境里具有竞争优势，东海原甲藻 更能适应营养盐限制环境，实验结果与东海原甲藻赤潮爆发现场的环境调查结果基本 一致。也有学者提出海水的富营养化是赤潮发生的物质基础，光照则是影响赤潮发生 的关键环境要素之- - ( c l o e m 等，1 9 9 9 ；r i t a 等，2 0 0 5 ；王爱军等，2 0 0 6 ) 。周名江等( 2 0 0 6 ) 认为营养盐、关键物理海洋过程、环境条件及冲淡水、锋面等各因子间的综合作用是 导致东海赤潮产生的主要因素。 随着我国沿海赤潮灾害的日益严重，赤潮的治理和防治需求更加迫切，对赤潮爆 发机制的研究也日趋完善。 前期对于赤潮爆发机制的研究主要是从外界环境、营养盐等因子来探讨赤潮的爆 发机制，但赤潮藻种间竞争的存在也是不容忽视的。海洋环境中各群落之间及群落内 部之间存在着各种形式的竞争现象，这种竞争现象对微藻种群数量的消长、群落的组 成、稳定及演替均有重要作用。邹景忠( 1 9 8 9 ) j 凋查渤海湾赤潮发生状况时发现夜光藻 ( n o c f i l u c as c i n t i l l a n s ) 与骨条藻种群之间可能是一种捕食与被捕食的关系，骨条藻与微 型原甲藻之间可能是刺激与被刺激生长的关系。s e h m i & ( 2 0 0 1 ) 等认为微藻化感作用在 微藻种间竞争中发挥着重要作用。由希华等( 2 0 0 6 ) 研究发现营养盐组成比例不同对东 海原甲藻和塔玛亚历山大藻( a l e x a n d r i u mt a m a r e n s e ) 种间竞争过程有一定影响，但并不 会影响两者最后的竞争结果。刘洁生等( 2 0 0 6 ) 证实了塔玛亚历山大藻对东海原甲藻的 化感作用，并认为营养盐的限制可能刺激了这种化感作用的产生。董云伟等( 2 0 0 4 ) 研 究认为塔玛亚历山大藻和赤潮异弯藻( h e t e r o s i g m aa k a s h i w o ) 种群竞争的结果不仅受 营养盐的限制，种间化感作用对竞争结果也有重要影响。 研究发现自然水域中赤潮优势种经常发生种群演替现象，而且在硅藻赤潮爆发后 往往随之发生鞭毛藻赤潮。p r a t t 在1 9 6 6 年发现了美国n a r r a g a n s e t tb a y 形成硅藻中肋 骨条藻和鞭毛藻黄色滑盘藻( o l i s t h o d i s c u sl u t e u sc a r t e r ) 的交替赤潮。k e a t i n g ( 1 9 7 7 ) 也 曾报道说鞭毛藻分泌的有毒物质能够抑制硅藻的生长。h o n j o 等( 1 9 7 8 ) 在h a k o z a k i 渔 港发现赤潮异弯藻和中肋骨条藻交替地爆发赤潮，并发现赤潮异弯藻的滤液在加营养 盐条件下抑制中肋骨条藻的生长。1 9 9 9 年6 月8 日 - - - 1 9 日胶州湾赤潮发生过程中亦 出现过聚生角刺藻( c h a e t o c e r o ss o c i a l i s ) 和浮动弯角藻( e u c a m p i a z o d i a c u s ) 种群演替 现象( 霍文毅等，2 0 0 1 ) 。在东海2 0 0 5 年4 月米氏凯伦藻( k a r e w n i am i m m o t o ih a n s e n ) 2 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 在中肋骨条藻赤潮消散后成为优势种( 周名江等，2 0 0 6 ) 。对于上述现象，海洋科研工 作者提出了两种可能的解释。一种从营养盐的角度，认为可能是营养盐的限制引起了 赤潮优势种的更迭( 林昱等，1 9 9 4 ；高素兰，1 9 9 7 ；王金辉等，2 0 0 1 ) ；而另一种观点 认为赤潮生物化感作用是引起优势种演替的主要原因( m a e s t r i n i 等，1 9 8 1 ；h o n j o ， 1 9 9 4 ：u c h i d a 等，1 9 9 9 ；s c h m i d t 等，2 0 0 1 ) 。近年由化感作用产生的化感物质被认为 是影响浮游植物相互作用的重要因素之- - ( h o n j o ，1 9 9 4 ) ，并且越来越多的证据也显示， 化感作用不仅能够解释某时刻微藻群落的结构组成，而且还能解释群落长期以来所发 生的种群演替现象( r o j o 或a 1 2 0 0 0 ；h a v e n se ta 1 2 0 0 1 ) 。浮游植物化感作用可能是 引起海洋中有害藻类相对于其他藻类取得生长优势地位的一个关键因素( m a l l i ka n d i n d e r j i t ，2 0 0 2 ) 。但由于微藻的化感作用是一种极为复杂的生理、生态学现象，对微 藻的化感机制及产生的具体化感物质仍是目前研究的重点和难点。 微藻化感作用对于解释赤潮优势种的演替现象，赤潮的生物防治以及外来种入侵 提供了有利证据，特别地解决了为什么有害赤潮藻能够在赤潮爆发中占据优势地位的 现象。g - r a n 6 1 i 等( 2 0 0 8 ) 统计了能产生化感作用的部分有害赤潮藻，囊括了蓝藻纲、硅 藻纲、甲藻纲、定鞭藻纲、针胞藻纲的部分藻种，但这些有害赤潮藻的化感作用机制、 具体作用物质及作用对象范围等还有许多空白处，而且其他微藻是否也具有化感作 用，以及产生怎样的化感物质等还知之甚少，对现象的本质及化感物质了解不深。 1 2 微藻种间化感作用主要研究进展 研究认为，海洋微藻在生长过程中会不断地向“微环境”中释放多种化学物质，这 些物质对其他藻类、细菌及高等植物产生抑制或促进作用，影响群落的组成、演替及 平衡，最终使竞争中的优势种得以持续占据优势地位。化感作用之所以能够影响浮游 植物群落结构的组成，是因为它使得化感藻种在竞争中获得优势并对其他藻产生化感 效应，或抵御被化感( b ys e l e e t i n gt h er e s i s t a n to n e s ) ( h a i r s t o ne ta 1 ，2 0 0 1 ) 。越来越多的 研究和证据显示，海洋微藻的化感作用在藻间竞争中发挥着关键性的作用。 1 2 1 微藻化感作用研究 国外对微藻化感作用的研究开始很早，1 9 1 7 生l z h a r d e r 首次记录了微藻的化感现 象；a k e h u r s t 最先在1 9 3 1 年提出了这样一种假定：微藻化感作用是造成微藻种群演替 的一个重要因素。直到1 9 9 4 年i n d c r j i t 币l l d a k s h i n i 首次对微藻化感作用进行了定义，认 为藻类分泌的胞外产物不仅能影响自身( 自体毒性，a u t o t o x i c i t y ) ，还能影响微环境中 其它藻类、微生物及高等植物的生长，或者影响营养盐离子的聚集和利用以干扰其他 藻类、微生物或高等植物对营养盐的利用。微藻的化感作用是一种极其复杂的生态、 生理学现象。 邹景忠等( 1 9 8 9 ) 研究表明，中肋骨条藻对微型原甲藻的生长具有促进作用。h o n j o 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 等( 1 9 9 3 ) 研究发现，赤潮异弯藻能够强烈抑制中肋骨条藻的增殖。m y k l e s t a d ( 1 9 9 5 ) 等 报道了产毒的定鞭藻c h r y s o c h r o m u l i n ap o l y l e p 括能够抑制海洋硅藻中肋骨条藻的生 长。u c h i d a 等( 1 9 9 6 ) 报道圆鳞异囊藻( h e t e r o c a p s ac i r c u l a r i s q u a m a ) 能够抑制或杀死与 其共培养的鞭毛藻。陈德辉等( 1 9 9 9 ) 研究微囊藻和栅藻共培养表明，微囊藻对栅藻的 抑制能力明显强于栅藻对微囊藻的抑制能力。u c h i d a 等( 1 9 9 9 ) 发现米氏凯伦藻 ( g y m n o d i n i u mm i k i m o t o i ) f l 邑够抑制与其共培养的圆鳞异囊藻的生长。张冬鹏等( 2 0 0 0 ) 认为，链状亚历山大藻和锥状施克里普藻的存在可能对拟菱形藻的生长有促进作用， 拟形菱藻反而抑制亚历山大藻和锥状施克里普藻的生长。王悠等( 2 0 0 6 ) 对东海原甲藻一 塔玛亚历山大藻进行双藻培养，发现东海原甲藻的生长明显受到塔玛亚历山大藻的抑 制作用，最终被完全灭杀；而塔玛亚历山大藻的生长未受到东海原甲藻对其生长的影 响。郝雯瑾等( 2 0 0 8 ) 研究共培养的强壮前沟藻与青岛大扁藻( p l a t y m o n a sh e l g o l a n d i c a 厂玷f 豫出d 绷西) 发现，青岛大扁藻对强壮前沟藻具有强烈的生长抑制作用，而青岛 大扁藻只是被共培养的强壮前沟藻轻微抑制。 有研究微藻h o r m o t i ab l e u n i s t a 的滤液能刺激自身的生长( m o n a h a n & t r m n o r ， 1 9 7 0 ，1 9 7 1 ) 。四尾栅藻( s c e n e d e s m u sq u a d r i c a u d a ) 的培养液经过滤后培养板星藻 ( p e d i a s t r u mb o r y a n u m1 ，星藻不能生长。在s c a n d i n a v i a n 水体中，小定鞭金藻 ( p r y m n e s i u mp a r v u m ) 经常在春季硅藻赤潮之后、蓝绿藻赤潮之前爆发( e d l e r ，1 9 7 9 ； j o h n s e ne ta 1 1 9 9 7 ) ，说明小定鞭金藻滤液对硅藻的抑制作用远比对蓝绿藻的强烈，小 定鞭金藻的化感作用使群落出现由硅藻向蓝绿藻演替的现象。f i s t a r o l 等( 2 0 0 3 ) 也通过 实验发现小定鞭金藻的滤液能在几天之内改变赤潮群落的结构，说明化感作用是改变 群落结构的重要生态过程。化感作用对生态系统内种群动态和种类分布的形成起着至 关紧要的角色。塔玛亚历山大藻的培养液滤液能明显抑制东海原甲藻的生长，但东海 原甲藻滤液对塔玛亚历山大藻的生长几乎没有影响。t a m e i s h i 等( 2 0 0 9 ) 研究认为微型 原甲藻低密度的培养滤液能刺激中肋骨条藻的生长，高密度的滤液则相反，且微型原 甲藻的培养滤液对其本身没有显著影响。 外来种入侵( e x o t i cs p e c i e s ) 具有化感作用早已为人们所认识，化感作用作为外来种 的一种入侵机制也越来越引起人们的重视。齐雨藻等( 2 0 0 3 ) 在南海发现了目前只分布 在东南亚国家的有毒甲藻一巴哈马梨甲藻( p y r o d i n i u mb a h a m e n s e ) 的孢囊；李炳乾 ( 2 0 0 9 ) 从福建外来船舶压载水中分离出外来藻种( 网甲藻属w o l o s z y n s k i as p ) ，并在研究 其与厦门港常见赤潮藻( 中肋骨条藻) 之间的相互作用时发现网甲藻与中肋骨条藻之间 的干扰抑制作用是相互的。k r e m p ( 2 0 0 5 ) 也报道说，网甲藻属( w o l o s z y n s k i as p ) 是波 罗的海( b a l t i cs e a ) 春季发生甲藻赤潮的主要原因种之一。c a l l a w a y 等( 2 0 0 0 ，2 0 0 4 ) 在研 究植物群落的基础上提出了化感作用n 假说( n o v e lw e a p o n s ) ，认为一些外来入侵 植物之所以入侵成功是由于给自然群落带来了一种新的相互作用机制即化感作用。一 旦入侵的外来微藻尤其是有害赤潮藻种得到发展，就会导致本海域的生物多样性降 低、生态系统发生改变。 4 几株典型赤潮藻化感作用及化感物质研究 微藻的化感作用会对细胞分裂、离子和水分的吸收、水分子平衡、生长素的新陈 代谢、呼吸作用、光合作用、酶的功能、信息传递以及基因表达等产生重要的影响( s i n g h a n dt h a p a r ，2 0 0 3 ；i n d e r j i ta n dd u k e ，2 0 0 3 ；b e l za n dh u r l e ，2 0 0 4 ；马晓燕等，2 0 0 6 ) 。h a r r i s ( 1 9 7 1 b ) 报道在实球藻( p a n d o r i n am o r l l m ) 滤液中，球团藻( v o l v o x g l o b a t o r ) 会出现光合 作用降低的现象，这种光合作用被抑制的现象在h a r r i s 和c a l d w e l l ( 1 9 7 4 ) 的研究中也有 报道。微囊藻属( m i c r o c y s t i ss p ) 产生的化感物质具有抑制细胞生长、抑制光合作用和 细胞致死效应。小定鞭金藻产生的小定鞭素p r y m n e s i n 也有抑制或促进细胞生长、导 致细胞肿胀及致死效应。 微藻化感作用是当今科学研究的前沿之一，化感作用对海洋微藻以及赤潮的爆 发、消退具有重要的生态学意义，海洋微藻间化感作用的研究将会为赤潮发生、演替 机理的阐明和赤潮的生态调控提供新的思路，对海洋生态系统的保护和修复具有重要 意义。 1 2 2 化感物质 化感物质被认为是微藻在生长过程中向环境释放的次级代谢产物( 彭喜春等， 2 0 0 7 ；彭少麟等，2 0 0 1 ) ，赤潮藻分泌的毒素很多具有化感作用( t u r n e re ta 1 1 9 9 7 ) 。4 随着化学分析技术的不断进步，有关化感物质种类鉴定的研究正在逐渐展开。目前， 对高等植物及大型浮游植物的化感物质报道较为详细。韩丽梅等(