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《厦门大学》 2017年
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海洋酸化促进布氏双尾藻在氮限制条件下休眠孢子的形成

王映月  
【摘要】:海洋环境正面临变化,海洋酸化、暖化、UV辐射增强、层化增强等一系列变化,会对海洋中的浮游植物、浮游动物以及生态环境产生重要的影响。这其中海洋酸化是近年来尤为突出的研究热点。海水中溶解CO2浓度的增加以及pH的降低,将对浮游植物初级生产力产生直接和间接的影响。硅藻是海洋浮游植物中重要的组成,其贡献的初级生产力占海洋总初级生产力的40%。同时,硅藻也是海洋物质循环的重要载体。休眠孢子则是硅藻生活史中一个具有重要生态学意义的阶段,关系到硅藻种群的生存和发展。海洋酸化对浮游植物生理学方面的影响的研究已经得到广泛的开展,但是海洋酸化对硅藻休眠孢子的影响仍然缺乏认识。为此,本研究以可以形成休眠孢子的硅藻布氏双尾藻(Ditylum brightwellii)为实验材料,在实验室基础上建立了模拟海洋酸化的培养体系,同时配合氮限制的培养条件,研究海洋酸化和氮限制对其生长、光合、休眠孢子形成、元素组成、化学组成等方面的影响。分析了海洋酸化协同氮限制促进布氏双尾藻休眠孢子形成的原因,以及这种结果可能存在的生态学意义。本研究的主要结果如下:(1)氮限制条件下,海洋酸化对布氏双尾藻的总细胞密度没有显著影响,但却显著提高了布氏双尾藻休眠孢子的形成率。在研究结束时,高CO2浓度组(HighCO2,HC)和低CC2浓度组(LowCO2,LC)的总细胞密度均达到约2500 cells mL-1,但HC组休眠孢子形成率为52.4%,LC组休眠孢子形成率为26.8%,HC组约为LC组的2倍。结果表明,氮限制条件下,海洋酸化可以显著促进布氏双尾藻休眠孢子的形成。(2)海洋酸化促进布氏双尾藻对氮的吸收和同化,并进一步改变了 POC(Particulate Organic Carbon,POC)、PON(Particulate Organic Nitrogen,PON)及POC/PON值,可以分为2个阶段,第一阶段为第0天至第2天,HC组对氮的吸收和同化强于LC组,表现为培养基中N浓度较低,细胞内较高的POC和PON,POC/PON值无显著差异。第二阶段为第3天至第7天,LC和HC组培养基中的N均保持在较低的水平,PON差异不大,但HC组POC高于LC组,POC/PON比值也较高。因此,氮胁迫的增强(较高的POC/PON)可能是酸化条件下休眠孢子形成增多的主要原因。(3)氮限制条件下,海洋酸化导致布氏双尾藻胞内PON的分配改变,第4天和第7天可以代表两个不同阶段。第4天为第一阶段,既氮限制初期,HC组与LC组PON含量无显著差异,但HC组蛋白质和氨基酸含量都低于LC组。说明HC组中存在于蛋白和氨基酸以外的有机氮高于LC组。可能的推测是,参与基因表达调控所需的碱基等含氮物质。第7天为第二阶段,既一段时间的氮限制后,HC组PON含量显著低于LC组,但是其蛋白质和氨基酸含量均高于LC组。说明HC组的PON更多分配在蛋白质和氨基酸中。可能是又将PON调回蛋白和氨基酸中,参与下游代谢调控。因此,酸化条件下,布氏双尾藻胞内PON的分配将不同于现有C02条件下。(4)氮限制条件下,海洋酸化对布氏双尾藻的生长、光合、糖含量、脂肪酸成分的影响并不显著。本研究中,高CO2浓度组布氏双尾藻的Chl a含量、Fv/Fm、糖含量、脂肪酸成分与低C02浓度组都无显著性差异。可见在氮限制条件下,酸化主要通过增强氮限制对布氏双尾藻的氮代谢造成影响,并提高休眠孢子形成率,但是对休眠孢子本身的生理特性和其碳代谢的影响较小。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q945

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【参考文献】
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