实验选取绿潮藻提取物和铜藻提取物作为一种高经济价值藻——杜氏盐藻生长的营养添加剂,与传统的f/2培养基相比,探究两种大型海藻提取物对杜氏盐藻的生长和某些代谢活性(色素、碳水化合物、蛋白质、光合活性)的影响.藻类生理指标和营养成分分析表明,不同浓度的藻华提取物对杜氏盐藻生长的促进效果显著.添加0.26％、0.31％、0.38％的绿潮藻提取物和添加0.24％的铜藻提取物均能够显著促进杜氏盐藻生物量增长、光合色素和营养物质的积累,但对杜氏盐藻的最大光化学效率(Fv/Fm)和有效量子产量(Yield)无显著影响.研究表明,一定浓度的绿潮藻提取物和铜藻提取物能够显著促进杜氏盐藻的生长和营养物质的积累,该发现为藻华防控及利用大型藻华提取物来优化杜氏盐藻的生产提供了新的思路.

利用扫描电镜对华南沿海及澳大利亚分布的镰刀藻属(Falcula)和伪镰刀藻属(Pseudofalcula)硅藻进行了形态学观察.发现一中国新记录硅藻,即中间镰刀藻(F.media Voigt);首次报道了半波镰刀藻(F.semiundulata Voigt)的超微形态结构;通过与透明伪镰刀藻(P.hyalina(Takano)Gómez,Wang&Lin)的比较进一步界定了两属的形态学差异.其中,二者顶纹区结构的差异最为显著:镰刀藻属的顶纹区由数条狭缝组成,而伪镰刀藻属的顶纹区为嵌入壳套的眼点且呈网格状结构.此外,明确了镰刀藻属物种多是大型海藻上的植表生硅藻,而伪镰刀藻属则为典型的动表生硅藻,其宿主为海洋桡足类.本文扩大了中间镰刀藻、半波镰刀藻和透明伪镰刀藻的地理分布区域,厘清了镰刀藻属和伪镰刀藻属的形态学划分依据.

海黍子(Sargassum muticum,SM)、鼠尾藻(Sargassum thunbergii,ST)、铜藻(Sargassum horneri,SH)和海蒿子(Sargassum pallidum,SP)是我国黄渤海常见的大型马尾藻属海藻,研究以靖子湾潮间带4种马尾藻为研究对象,自然海水(W)作为对照,利用16SrRNA基因扩增子高通量测序技术比较4种马尾藻类附生菌群的结构.研究结果表明,ST附生菌群多样性和物种丰富度最高,SH最低.NMDS(无度量多维标定法)和PERMANOVA分析表明4种马尾藻附生菌的群落结构与海水中微生物群落结构存在显著性差异(P＜005),而不同马尾藻之间差异却不显著.LEfse分析共识别出18个Biomarkers,其中W、SH、SM和ST样本分别有9、4、3和2个.变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)为4种马尾藻附生菌群的主要优势菌门,相对丰度为80.39％-94.54％;基于属水平和相对丰度前10 AS Vs的群落结构组成特征表明,4种马尾藻附生菌群结构组成存在明显差异,呈现出宿主特异性.利用Tax4Fun软件对4种马尾藻类附生菌群生态功能进行预测,在一级功能水平上,新陈代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic Information Processing)为主要功能;在二级功能水平上,共注释到44个二级代谢通路,其中碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)相对丰度最高.研究通过比较4种马尾藻附生菌群结构多样性,为进一步深入了解马尾藻属的生态作用提供理论依据.

海藻场是海洋生态系统的重要类型,具有独特的生态系统服务价值.本研究对深圳东部海域海藻场大型海藻生态服务指标进行重要性评价,并依托现有的海藻场资源调查结果,以市场价值法、替代成本法、条件价值法等方法对深圳东部4片海域海藻场大型海藻的生态价值进行评估.结果表明:深圳东部4片海域海藻场大型海藻生态服务指标的重要性排序为固碳释氧＞生物多样性维持＞去除N、P营养盐＞物质生产＞吸收重金属＞科研服务;深圳东部4片海域海藻场大型海藻年均生物量为10427.42 g·m-2,海藻场面积为14.55 hm2,海藻场大型海藻资源年产出量为3983.90 t·a-1;深圳东部4片海域海藻场大型海藻的生态服务总价值为24.91亿元·a-1,单位面积生态服务价值为1.71亿元·hm-2·a-1;其中小梅沙海域海藻场大型海藻的生态服务价值为7.14亿元·a-1,占年总生态价值的28.67％;七星湾海域海藻场大型海藻的生态价值5.87亿元·a-1,占总价值的23.58％;杨梅坑-鹿嘴海域海藻场大型海藻的生态价值5.53亿元·a-1,占总价值的22.19％;东涌-西涌海域海藻场大型海藻的生态价值6.37亿元·a-1,占年总生态价值的25.56％;研究量化了海藻场大型海藻的生态服务价值,有助于海藻场保护工作的开展,并为海洋牧场建设及相关经济战略决策提供数据支撑;同时,本研究形成的评估方法能为我国海藻场生态系统服务价值评估标准的制定提供一定参考.

全球变暖引发珊瑚礁区向大型海藻场生态演替现象与日俱增,大型海藻对珊瑚的影响主要包括抑制生长、发育与繁殖,但不同的海藻对不同的珊瑚具有不同的影响,二者之间的关系仍未有定论.为探究热压力所引起二者竞争关系的变化,以枝状风信子鹿角珊瑚(Acroproa hyacinthus)和大型底栖海藻杉叶蕨藻(Caulerpa taxifolia)为研究对象,设置了环境温度(27℃)与热压力温度(30℃),比较藻类间接接触和直接接触珊瑚对珊瑚附生微生物群落结构的影响,并从培养水环境及海藻表面微生物中寻找影响珊瑚表面微生物的原因.结果表明,去除嵌合体后共获得 3369713 条优化序列,并且大部分细菌得到注释.环境温度下,间接接触与直接接触组微生物表达模式接近,海藻的处理使得珊瑚表面附生微生物种类、丰度、PcoA区分度最高.门水平上,微生物群落主要由变形菌门、拟杆菌门、蓝细菌门、厚壁菌门、放线菌门组成.目水平上,微生物群落主要由红细菌目、黄杆菌目、肠杆菌目、蓝细菌目、假单胞菌目、噬几丁质菌目组成.这些细菌表型主要包括革兰氏阴性、好氧细菌、移动元件含量和胁迫耐受四大类,生态功能主要包括化能异养和需氧化能异养.对 12 个处理组的 36 个样本进行核心 ASV 分析(amplicon sequence variants),共获得 139 个核心ASVs.以假单胞菌目、黄杆菌目、噬几丁质菌目、红细菌目为主,还包括立克次氏体菌目、伯克霍尔德氏菌目、肠杆菌目、疣微菌目等.通过线性判别分析(linear discriminant analysis)可比较各组中相对丰度具有显著差异的细菌类群.环境温度下,群落中弧菌(Vibrio)、邻单胞菌(Plesiomonas)、奈瑟氏菌(Neisseria)以及螺旋体菌(Brevinema)相对丰度显著升高;温度升高后,珊瑚白化且胞内寄生病原微生物丰度显著升高,如米卡弧菌(Micavibrionales)与立克次氏体菌(Rickettsiales);热压力下,海藻的加入缓解了珊瑚白化、减少了胞内寄生性微生物丰度、显著提高了益生菌海命菌(Marivita)以及Halioxenophilus丰度.因此,在不同温度下杉叶蕨藻既作为压力源转移病原菌,又协助珊瑚抵抗胞内寄生菌,结果有助于理解大型海藻—珊瑚的竞争关系,解释海藻对珊瑚的潜在生态影响.

为探明大型海藻盛衰期间海藻碎屑输出变化对邻近生境大型底栖动物群落营养结构的影响,于2020年5月(海藻生长期)和8月(海藻衰亡期)在北黄海褡裢岛海藻场邻近海域采集大型底栖动物,运用碳氮稳定同位素技术分析了大型底栖动物群落营养结构的季节性变化.结果表明:2020年5月和8月大型底栖动物的 δ13C 和 δ15N 值分别 为-23.14‰～-14.24‰、6.21‰～12.90‰和-22.36‰～-14.13‰、5.33‰～12.00‰.置换多元方差分析(PERMANOVA)结果表明,大型底栖动物月份间813C值差异显著,而δ15N值差异不显著.基于欧氏距离,两个月份的大型底栖动物群落均可划分为5组营养功能群.5月大型底栖动物营养级位于2.00(小亮樱蛤)～3.97(锥唇吻沙蚕),8月位于2.00(小亮樱蛤)～3.96(锥唇吻沙蚕).反映群落营养结构指标的δ13C范围、δ15N范围、平均质心距离、总面积以及矫正标准椭圆面积均以8月取值更高,表明褡裢岛近岸海藻场邻近海域大型底栖动物群落的摄食营养多样性水平和营养生态位宽幅在海藻衰亡季节更高.

本研究对浙江省枸杞岛贻贝养殖区大型海藻资源进行了调查,在形态学观察的基础上,选取93株红藻样品运用DNA分子条形码技术进行分子鉴定分析.采用的3个分子标记分别为rbcL(叶绿体基因组中1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶大亚基基因),COI(细胞色C氧化酶亚基D和UPA (23S rRNA基因片段,通用质体扩增区)基因片段.通过实验,我们共扩增出rbcL基因片段79条,扩增成功率为84.95％;共扩增出COI基因片段63条,扩增成功率为67.74％;共扩增出UPA基因片段76条,扩增成功率为81.72％.3个分子标记的测序成功率分别为:rbcL基因78.49％,COI基因29.03％,UPA基因72.04％.COI基因的扩增效率和测序成功率均低于rbcL和UPA基因.基于3个基因构建(Neighbor-joining,N-J)系统进化树表明,rbcL基因可以将红藻样品归类为5目,6科,7属,12种;COI基因可以将样品归类为4目,5科,5属,5种;UPA基因可以将样品归类为6目,7科,8属,11种.rbcL、COI和UPA3个基因结合可以将样品归类为7目8科11属21种.研究表明rbcL基因以及UPA基因较适合做为鉴定大型红藻的分子标记,COI基因做为红藻分子标记的潜力有待进一步开发和研究.

采用现场和实验生态学方法研究了大型经济海藻——海带(Saccharina japonica)的生长、光合作用和氮营养盐的吸收特性.实验结果表明:在1个生长周期内(约200d),海带的湿重与养殖天数呈明显的幂函数(W=1.3886 t1.362,R2=0.9611),海带湿重是长度的幂函数(W=0.0071 L2.0882,R2=0.9392);海带的光合作用放氧速率(O2mg/h)与湿重(g)具有明显的线性相关(R2范围为0.950-0.981),直线斜率(反应单位时间单位重量光合作用放氧速率)的变化范围为0.096-0.195(平均0.191),养殖初期单位鲜重的光合放氧能力较弱,后期趋于稳定;不同部位海带藻片对TIN的吸收速率不同,中带部上部(60-110cm)和基部(20-50cm)的吸收速率大于中带部下部(150-200cm)和边缘部,氮饥饿后最初0.5-1h对TIN的吸收速率最高(0.6μmol/gWW),培养24h可去除介质中TIN(初始浓度24.2μmol/L,密度4g/L)的64.2％-97.1％,10℃条件下藻片对营养盐的吸收率和去除率均大于4℃.海带藻片对NO3-N的吸收速率大于对NH4-N的吸收速率,24h后对NO3-N的收速率趋于稳定.结果显示,海带具有较高的生长速度、光合作用产氧和营养盐吸收能力.海带养殖后期,每天可以增加氧气28.8g/m2(光周期按14h计算),收获时海带的平均碳氮含量分别为33.1％和1.8％,以桑沟湾海带养殖产量8.45万t计算,每年可移除2.8万t碳和1538t氮,海带在多营养层次综合养殖系统中具有较高的生态功能.

东海原甲藻是常见有毒有害赤潮藻.本文从种群生长、光合效率和抗氧化系统等角度研究大型海藻分泌物亚麻酸胁迫下东海原甲藻的生理生化响应.结果表明:低浓度亚麻酸(＜200 μg·L-1)对东海原甲藻的生长具有促进作用,200～1000 μg·L-1浓度下,东海原甲藻的生长受到显著抑制,当亚麻酸浓度为1000 μg·L-1时,抑藻率达90％;200 ～ 1000μg·L-1亚麻酸胁迫下,藻细胞光合色素含量显著降低,最大光能转化效率Fv/Fm降低,当亚麻酸浓度为1000 μg·L-1时,Fv/Fm为对照组的33.87％;随着亚麻酸浓度的增大,抗氧化酶活性(过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD和谷胱甘肽过氧化物酶GPx)与抗氧化非酶物质(还原型谷胱甘肽GSH、氧化型谷胱甘肽GSSG、抗坏血酸AsA和脱氢抗坏血酸DHA)含量呈现出先升高后降低趋势;亚麻酸胁迫下丙二醛含量显著升高,表明膜脂过氧化程度加剧.以上结果说明,低浓度亚麻酸对东海原甲藻的生长具有促进作用,高浓度亚麻酸主要通过降低光合效率和细胞过氧化损害抑制东海原甲藻的生长.研究结果为生物法防控以东海原甲藻为优势藻种的赤潮提供了理论基础.

随着大型褐藻生产燃料乙醇以及褐藻寡糖重大药用价值的发现,褐藻胶裂解酶成为国内外多个领域的研究重点.文中对解藻酸弧菌上与褐藻胶降解相关的5个基因分别进行克隆表达,通过SDS-PAGE和酶活性定量测定,发现该基因簇中的4个基因有降解褐藻胶活性.对酶活最高的rAlgV3进行了诱导条件的优化、酶蛋白纯化及酶性质研究,发现优化诱导条件后重组酶rAlgV3的酶活由2.34x 104 U/L上升为1.68× 105 U/L,比优化前提高了7.3倍;对酶性质进行表征发现该酶在4-70℃均有活性,最适反应温度为40℃,在4-20℃酶相对稳定;该酶在pH 6.5-9.0环境下均有较高的酶活,最适pH为8.0;pH稳定性好,在pH 4.5-9.5环境下可以稳定存在;适量的NaC1浓度和Fe2+、Fe3+等离子具有促进酶活的作用,SDS和Cu2+离子可明显抑制酶活力.对该酶的底物特性的研究发现,该酶不仅可以降解褐藻胶中的Poly-M片段,也能降解Poly-G片段,具有广泛底物特性;其降解海藻酸钠主要释放二糖和三糖,是一种内切酶.该酶对于第三代燃料乙醇的发展及褐藻寡糖的生产具有重要作用.