不同光照度下紫菜栽培區(qū)定生綠藻葉綠素?zé)晒馓卣餮芯?/h1>
2020-05-11 12:30:11陶菊紅張濤朱建一姜紅霞陸勤勤
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年5期
陶菊紅 張濤 朱建一 姜紅霞 陸勤勤
摘要： 以不同光照度處理紫菜栽培筏架定生綠藻，通過對(duì)葉綠素?zé)晒獾葏?shù)的測(cè)定，研究光照度對(duì)定生綠藻光合生理特征的影響。結(jié)果表明，采集綠藻在較高光照度[200 μmol/（m2·s）]下，藻體最大量子效率（Fv/Fm）、實(shí)際量子效率（ΔF/F′m）、相對(duì)電子傳遞速率（rETR）、快速光曲線初始斜率（α）和最大相對(duì)電子傳遞速率（Pm）等參數(shù)均顯著低于其他處理組樣品;在低光照度[20、60 μmol/（m2·s）]條件下，樣品上述葉綠素?zé)晒鈪?shù)均高于其他處理組。半飽和光照度（Ik）變化趨勢(shì)與其他參數(shù)不同，隨著處理光照度的上升樣品的Ik逐步升高。誘導(dǎo)曲線的測(cè)定結(jié)果表明，隨著光照強(qiáng)度的升高，光化學(xué)猝滅（qP）逐步降低，而非光化學(xué)猝滅（NPQ）則逐步升高。本研究結(jié)果表明，光照強(qiáng)度對(duì)定生綠藻的光合生理有著明顯的影響，低光照強(qiáng)度下樣品表現(xiàn)出更高的光能利用效率，隨著光照強(qiáng)度的升高，樣品對(duì)光能的利用效率逐步下降，并通過提高半飽和光照度以及非光化學(xué)猝滅以適應(yīng)環(huán)境光照度的改變。
關(guān)鍵詞： 紫菜栽培;定生綠藻;光合作用;葉綠素?zé)晒?光照
中圖分類號(hào)： S968.41;Q945.11? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A
文章編號(hào)：1002-1302（2020）05-0162-04
黃海南部海區(qū)因長(zhǎng)江入海等原因產(chǎn)生了大面積的輻射沙洲，形成了獨(dú)特的地理特征，該海區(qū)自然條件下缺乏海藻生長(zhǎng)的巖石等附著基質(zhì)，但是卻成為經(jīng)濟(jì)海藻人工栽培的優(yōu)良場(chǎng)所，江水帶來豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，綿延的潮間帶為經(jīng)濟(jì)海藻紫菜半浮動(dòng)筏栽培提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境[1]。從20世紀(jì)60年代左右開始，經(jīng)過我國(guó)科研工作者和從業(yè)人員的不斷努力，紫菜產(chǎn)業(yè)至今已形成集育苗、栽培、加工和銷售于一體的完整的產(chǎn)業(yè)鏈[1-2]，南黃海區(qū)域已成為我國(guó)條斑紫菜的主產(chǎn)區(qū)。
綠藻問題一直伴隨南黃海區(qū)紫菜栽培過程，是影響紫菜產(chǎn)量和加工品質(zhì)的重要因素。盡管綠藻具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3-5]，但是在紫菜生產(chǎn)過程中綠藻的混雜會(huì)影響海苔的加工品質(zhì)，所以被認(rèn)為是雜藻。紫菜栽培過程中采用的冷藏網(wǎng)技術(shù)也是防止綠藻入侵的一個(gè)重要方法，同時(shí)在海區(qū)栽培過程中也需要耗費(fèi)大量的人工進(jìn)行海區(qū)清除以及采后的挑揀，增加了紫菜生產(chǎn)的成本[6-7]。
有報(bào)道認(rèn)為，漂浮綠藻發(fā)生自黃海南部紫菜栽培海區(qū)的定生綠藻[8-9]，但目前對(duì)源頭的研究仍存在諸多未解決的問題，而且定生綠藻與漂浮綠藻在物種組成、生理特征等方面也表現(xiàn)出差異[10-11]。因此，研究黃海南部紫菜栽培海區(qū)定生綠藻的生長(zhǎng)特征，尤其是不同環(huán)境條件下定生綠藻的生理活性，將有助于對(duì)紫菜栽培區(qū)定生綠藻生物學(xué)特征的認(rèn)識(shí)，可更深入地分析定生綠藻和漂浮綠藻的相互關(guān)系，并且為紫菜栽培生產(chǎn)中綠藻的防控提供理論基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 供試材料
供試材料于2017年3月13日采自江蘇省如東紫菜栽培區(qū)筏架，材料采集后置于冰盒保持低溫，并在4 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，材料經(jīng)高溫滅菌海水清洗后進(jìn)行2 d的預(yù)培養(yǎng)，培養(yǎng)液為滅菌自然海水，培養(yǎng)條件為20 ℃，光照度為20 μmol/（m2·s），光暗周期為12 h/12 h。
1.2 試驗(yàn)條件
選取生長(zhǎng)健康藻體進(jìn)行試驗(yàn)處理，培養(yǎng)溫度設(shè)定為20 ℃，光照度設(shè)定為20、60、100、140、200 μmol/（m2·s） 等5個(gè)梯度組，光暗周期為 12 h/12 h（Sanyo-MLR-351型植物培養(yǎng)箱）。將藻體置于三角瓶中，加入足量滅菌海水，平行設(shè)置5個(gè)重復(fù)處理。
1.3 葉綠素?zé)晒馓卣鳒y(cè)定
1.3.1 實(shí)際量子效率測(cè)定 實(shí)際量子效率（ΔF/Fm′）使用水樣葉綠素?zé)晒鈨x（Water-PAM，德國(guó)）進(jìn)行測(cè)定[12-13]，分別在光周期處理1、4、7、10 h后進(jìn)行測(cè)定。將光纖探頭直接置于藻體表面，首先提供約70 μmol/（m2·s）的活化光，大約15 s后得到該光照條件下的穩(wěn)態(tài)熒光值（Ft），隨后提供短暫的約4 000 μmol/（m2·s）的飽和脈沖光，測(cè)得該條件下的最大熒光值（Fm′），依據(jù)這2個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）實(shí)際量子效率：
ΔF/Fm′=（Fm′-Ft）/Fm′。
1.3.2 最大量子效率測(cè)定 在藻體培養(yǎng)暗周期處理10 h后進(jìn)行測(cè)定，以確保樣品PSⅡ處于完全開放的狀態(tài)[12-13]。首先打開測(cè)量光[約0.3 μmol/（m2·s）]，測(cè)得樣品最小熒光值（Fo），隨后提供短暫的約 4 000 μmol/（m2·s） 的飽和脈沖光，測(cè)得最大熒光值（Fm），依據(jù)公式獲得最大量子效率（Fv/Fm）：
Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm。
1.3.3 快速光曲線測(cè)定 樣品在光周期處理6 h后進(jìn)行快速光曲線（rapid light curve，RLC）的測(cè)定，為樣品依次提供0～750 μmol/（m2·s）的8個(gè)光照梯度活化光[12-13]，待不同光照度下熒光值（Ft）達(dá)到穩(wěn)定后（約15 s），提供飽和脈沖光測(cè)定給定光照度下的最大熒光值（Fm′），計(jì)算相對(duì)電子傳遞速率（rETR）：
rETR=（Fm′-Ft）/Fm′×PAR×D×0.5。
式中：PAR表示光照強(qiáng)度;D表示樣品的吸光系數(shù)，取0.85;0.5表示光能由2個(gè)光系統(tǒng)平均分配。以光照強(qiáng)度為X軸，相對(duì)電子傳遞速率rETR為Y軸制作快速光曲線。參照Platt等的方法[14]對(duì)RLC進(jìn)行擬合，獲得快速光曲線初始斜率（α）、最大相對(duì)電子傳遞速率（Pm）和半飽和光照度（Ik）：
P=Pm（1-e-αPAR/Pm）·e-βPAR/Pm。
其中，P為相對(duì)電子傳遞速率;PAR為光照度;β為抑制參數(shù)。
1.3.4 誘導(dǎo)曲線測(cè)定 樣品在光周期處理6 h后進(jìn)行誘導(dǎo)曲線（induce curve）的測(cè)定，先將樣品置于黑暗條件下30 min后（使PSⅡ處于開放狀態(tài)），為樣品提供測(cè)量光測(cè)定最小熒光值（Fo），然后提供短暫飽和脈沖光測(cè)定最大熒光值（Fm），隨后關(guān)閉光源，40 s后打開64 μmol/（m2·s）活化光，之后每隔20 s提供1次短暫飽和脈沖光，直至該活化光照度下最大熒光值（Fm′）達(dá)到穩(wěn)定，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算光化學(xué)淬滅（qP）和非光化學(xué)猝滅（NPQ）：
qP=（Fm′-Ft）/（Fm′-Fo）;
NPQ=（Fm-Fm′）/Fm′。
1.4 統(tǒng)計(jì)分析
試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，處理間的數(shù)據(jù)結(jié)果用t檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析檢驗(yàn)（P<0.05）。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同光照度下樣品最大量子效率
紫菜栽培區(qū)定生種群綠藻在不同光照條件下Fv/Fm的測(cè)定結(jié)果（圖1）表明，隨著處理光照度的上升，樣品Fv/Fm呈下降趨勢(shì)，但是在 20～140 μmol/（m2·s） 光照度下未表現(xiàn)出顯著性差異，而在200 μmol/（m2·s）光照度下樣品Fv/Fm顯著低于弱光處理組（P<0.05）。
2.2 不同光照度下樣品實(shí)際量子效率
實(shí)際量子效率的測(cè)定結(jié)果（圖2）表明，不同光照強(qiáng)度下樣品的ΔF/Fm′存在差異，20、60 μmol/（m2·s） 光照度處理樣品在照光7 h內(nèi)ΔF/Fm′差異較小，在照光10 h后才出現(xiàn)較明顯的變化，20 μmol/（m2·s）光照度下樣品的ΔF/Fm′高于 60 μmol/（m2·s） 光照度處理組;100、140 μmol/（m2·s） 光照度處理樣品的ΔF/Fm′測(cè)定結(jié)果相似，但均低于20、60 μmol/（m2·s）光照度處理樣品（P<0.05）;200 μmol/（m2·s）光照度處理樣品的ΔF/Fm′最低，顯著低于其他幾個(gè)光照處理（P<0.05）。隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，所有光照處理樣品的ΔF/Fm′均呈下降趨勢(shì)，但不同光照強(qiáng)度下降幅度存在差異，基本上表現(xiàn)為光照強(qiáng)度越強(qiáng)，ΔF/Fm′下降幅度越大，20 μmol/（m2·s） 光照條件下照光10 h后樣品的ΔF/Fm′下降至照光1 h時(shí)的96.46%，而 200 μmol/（m2·s） 光照條件下照光 10 h 后樣品的ΔF/Fm′僅為照光1 h時(shí)的67.01%。
2.3 不同光照度下樣品快速光曲線
快速光曲線的測(cè)定結(jié)果（圖3）表明，所有樣品的rETR在給定的光照梯度下均呈現(xiàn)低光照度區(qū)間快速上升，達(dá)到一定光照強(qiáng)度后維持穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，符合RLC的變化特征。比較不同光照處理樣品的RLC結(jié)果可知，低光照度處理組20、60、100、 140 μmol/（m2·s） 光照強(qiáng)度處理樣品的rETR沒有顯著差異，當(dāng)光照強(qiáng)度超過400 μmol/（m2·s）時(shí)，20、60 μmol/（m2·s）光照處理樣品的rETR要高于100、140 μmol/（m2·s）光照處理組，200 μmol/（m2·s） 光照處理樣品的rETR均顯著低于其他光照處理組（P<0.05）。
2.4 快速光曲線參數(shù)
通過對(duì)樣品快速光曲線的擬合可得出相應(yīng)的熒光參數(shù)，結(jié)果（表1）表明20、60 μmol/（m2·s）光照處理組樣品的α差異不大，但顯著高于100、140 μmol/（m2·s） 的光照處理組，而 200 μmol/（m2·s） 光照組樣品的α最低，Pm的結(jié)果與α類似，200 μmol/（m2·s）光照度處理組樣品的Pm顯著低于其他處理（P<0.05）;Ik的結(jié)果與其他參數(shù)相反，在一定光照強(qiáng)度處理下隨著光照強(qiáng)度的上升，Ik呈升高趨勢(shì)，200 μmol/（m2·s）光照度組樣品的Ik顯著高于其他處理組（P<0.05）。
2.5 誘導(dǎo)曲線參數(shù)
對(duì)不同光照強(qiáng)度下樣品誘導(dǎo)曲線測(cè)定結(jié)果（表2）表明，在給定光照強(qiáng)度下，綠藻樣品qP隨處理光照強(qiáng)度的上升而逐漸下降，由20 μmol/（m2·s）光照強(qiáng)度下的0.78減低至200 μmol/（m2·s）光照強(qiáng)度下的0.72;與qP結(jié)果相反，NPQ隨處理光照度的上升而逐漸上升，200 μmol/（m2·s）光照處理的NPQ上升至0.36，顯著高于其他幾個(gè)光照處理（P<0.05）。
3 討論
綠藻被認(rèn)為是江蘇南部沿海紫菜栽培區(qū)的主要雜藻物種，在紫菜栽培過程中需要采用人工的方法進(jìn)行清除[6]。這一海區(qū)因地處長(zhǎng)江入?？?，水體中養(yǎng)分豐富，也有著獨(dú)特的地理特征，表現(xiàn)為大面積的輻射沙洲，同時(shí)海水渾濁度高。紫菜栽培多采用半浮動(dòng)筏式，在海水漲潮時(shí)筏架隨海浪浮動(dòng)，此時(shí)光照強(qiáng)度因海水透光度低而迅速衰減，只有落潮時(shí)筏架露出水面面對(duì)陽光的直射[2-3，6]。紫菜的研究表明其在低光照強(qiáng)度下能夠維持較高的光能利用效率[12-13，15]，進(jìn)而保證良好的生長(zhǎng)活性，所以盡管江蘇南部海區(qū)并非紫菜原產(chǎn)地，但仍成為紫菜主產(chǎn)區(qū)。作為固著于紫菜栽培筏架上的綠藻，在光合生理方面也表現(xiàn)出對(duì)低光照的適應(yīng)，在光照強(qiáng)度較低的環(huán)境下，其能夠維持較高的實(shí)際量子效率，對(duì)捕獲的光能能夠有較高的利用能力，進(jìn)而使得其能夠在這一海況條件下正常生長(zhǎng)。
盡管栽培筏架較多時(shí)間處于海水之中，但是退潮時(shí)也會(huì)暴露出水面，這時(shí)藻體面對(duì)的光照強(qiáng)度明顯升高，此時(shí)綠藻對(duì)光能的吸收利用也會(huì)發(fā)生適應(yīng)性的變化。本試驗(yàn)的結(jié)果表明，光照強(qiáng)度的上升會(huì)引起定生綠藻光能利用效率的下降，同時(shí)非光化學(xué)猝滅所占比例上升，半飽和光照度也顯著上升，這說明綠藻此時(shí)吸收的光能更多地用于熱耗散等途徑，進(jìn)而提高了對(duì)高光照度的耐受能力。因此，筏架定生綠藻偏向于低光照度物種，但在較高光照條件下，可以通過對(duì)光能的吸收、利用分配，以適應(yīng)環(huán)境光照條件的變化，但研究中光照強(qiáng)度超過 200 μmol/（m2·s） 時(shí)，最大量子效率即表現(xiàn)出顯著的降低，說明這一光照強(qiáng)度對(duì)其產(chǎn)生了一定程度不可逆的傷害，而實(shí)際上這一光照強(qiáng)度是遠(yuǎn)低于春夏季中午陽光直射的強(qiáng)度，這與對(duì)漂浮綠藻的研究結(jié)果有所不同，漂浮綠藻對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)能力較強(qiáng)[16-20]。
從現(xiàn)有研究可知，定生綠藻在高光照度下光合活性會(huì)受到影響，盡管存在一定的適應(yīng)能力，但更長(zhǎng)時(shí)間的高光照度會(huì)帶來不可逆的傷害。基于高光照度對(duì)定生綠藻生長(zhǎng)的抑制，結(jié)合其他逆境條件的設(shè)定[6]，會(huì)在很大程度上抑制定生綠藻的生長(zhǎng)。在實(shí)際生產(chǎn)中也有采用紫菜栽培網(wǎng)簾上岸晾曬處理、晾曬結(jié)合冷庫(kù)處理等方法來消除綠藻，這其中的理論基礎(chǔ)均與高光照度、低溫、脫水等逆境抑制綠藻生長(zhǎng)相關(guān)，因此通過對(duì)栽培筏架定生綠藻光照強(qiáng)度適應(yīng)特征的研究，能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)提供一定的理論參考。
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收 稿日期：2019-02-20
基金項(xiàng)目：2018年江蘇省現(xiàn)代漁業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（編號(hào)：JFRS-04）。
作者簡(jiǎn)介：陶菊紅（1981─），女，江蘇蘇州人，博士，助理研究員，主要從事生物學(xué)方面的研究。Tel：（0512）52251565;E-mail：taojuhong@126.com。
通信作者：張 濤，博士，副研究員，主要從事植物學(xué)方面的研究。Tel：（0512）52251565;E-mail：zhangtofy@126.com。
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陶菊紅 張濤 朱建一 姜紅霞 陸勤勤
摘要： 以不同光照度處理紫菜栽培筏架定生綠藻，通過對(duì)葉綠素?zé)晒獾葏?shù)的測(cè)定，研究光照度對(duì)定生綠藻光合生理特征的影響。結(jié)果表明，采集綠藻在較高光照度[200 μmol/（m2·s）]下，藻體最大量子效率（Fv/Fm）、實(shí)際量子效率（ΔF/F′m）、相對(duì)電子傳遞速率（rETR）、快速光曲線初始斜率（α）和最大相對(duì)電子傳遞速率（Pm）等參數(shù)均顯著低于其他處理組樣品;在低光照度[20、60 μmol/（m2·s）]條件下，樣品上述葉綠素?zé)晒鈪?shù)均高于其他處理組。半飽和光照度（Ik）變化趨勢(shì)與其他參數(shù)不同，隨著處理光照度的上升樣品的Ik逐步升高。誘導(dǎo)曲線的測(cè)定結(jié)果表明，隨著光照強(qiáng)度的升高，光化學(xué)猝滅（qP）逐步降低，而非光化學(xué)猝滅（NPQ）則逐步升高。本研究結(jié)果表明，光照強(qiáng)度對(duì)定生綠藻的光合生理有著明顯的影響，低光照強(qiáng)度下樣品表現(xiàn)出更高的光能利用效率，隨著光照強(qiáng)度的升高，樣品對(duì)光能的利用效率逐步下降，并通過提高半飽和光照度以及非光化學(xué)猝滅以適應(yīng)環(huán)境光照度的改變。
關(guān)鍵詞： 紫菜栽培;定生綠藻;光合作用;葉綠素?zé)晒?光照
中圖分類號(hào)： S968.41;Q945.11? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A
文章編號(hào)：1002-1302（2020）05-0162-04
黃海南部海區(qū)因長(zhǎng)江入海等原因產(chǎn)生了大面積的輻射沙洲，形成了獨(dú)特的地理特征，該海區(qū)自然條件下缺乏海藻生長(zhǎng)的巖石等附著基質(zhì)，但是卻成為經(jīng)濟(jì)海藻人工栽培的優(yōu)良場(chǎng)所，江水帶來豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，綿延的潮間帶為經(jīng)濟(jì)海藻紫菜半浮動(dòng)筏栽培提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境[1]。從20世紀(jì)60年代左右開始，經(jīng)過我國(guó)科研工作者和從業(yè)人員的不斷努力，紫菜產(chǎn)業(yè)至今已形成集育苗、栽培、加工和銷售于一體的完整的產(chǎn)業(yè)鏈[1-2]，南黃海區(qū)域已成為我國(guó)條斑紫菜的主產(chǎn)區(qū)。
綠藻問題一直伴隨南黃海區(qū)紫菜栽培過程，是影響紫菜產(chǎn)量和加工品質(zhì)的重要因素。盡管綠藻具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3-5]，但是在紫菜生產(chǎn)過程中綠藻的混雜會(huì)影響海苔的加工品質(zhì)，所以被認(rèn)為是雜藻。紫菜栽培過程中采用的冷藏網(wǎng)技術(shù)也是防止綠藻入侵的一個(gè)重要方法，同時(shí)在海區(qū)栽培過程中也需要耗費(fèi)大量的人工進(jìn)行海區(qū)清除以及采后的挑揀，增加了紫菜生產(chǎn)的成本[6-7]。
有報(bào)道認(rèn)為，漂浮綠藻發(fā)生自黃海南部紫菜栽培海區(qū)的定生綠藻[8-9]，但目前對(duì)源頭的研究仍存在諸多未解決的問題，而且定生綠藻與漂浮綠藻在物種組成、生理特征等方面也表現(xiàn)出差異[10-11]。因此，研究黃海南部紫菜栽培海區(qū)定生綠藻的生長(zhǎng)特征，尤其是不同環(huán)境條件下定生綠藻的生理活性，將有助于對(duì)紫菜栽培區(qū)定生綠藻生物學(xué)特征的認(rèn)識(shí)，可更深入地分析定生綠藻和漂浮綠藻的相互關(guān)系，并且為紫菜栽培生產(chǎn)中綠藻的防控提供理論基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 供試材料
供試材料于2017年3月13日采自江蘇省如東紫菜栽培區(qū)筏架，材料采集后置于冰盒保持低溫，并在4 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，材料經(jīng)高溫滅菌海水清洗后進(jìn)行2 d的預(yù)培養(yǎng)，培養(yǎng)液為滅菌自然海水，培養(yǎng)條件為20 ℃，光照度為20 μmol/（m2·s），光暗周期為12 h/12 h。
1.2 試驗(yàn)條件
選取生長(zhǎng)健康藻體進(jìn)行試驗(yàn)處理，培養(yǎng)溫度設(shè)定為20 ℃，光照度設(shè)定為20、60、100、140、200 μmol/（m2·s） 等5個(gè)梯度組，光暗周期為 12 h/12 h（Sanyo-MLR-351型植物培養(yǎng)箱）。將藻體置于三角瓶中，加入足量滅菌海水，平行設(shè)置5個(gè)重復(fù)處理。
1.3 葉綠素?zé)晒馓卣鳒y(cè)定
1.3.1 實(shí)際量子效率測(cè)定 實(shí)際量子效率（ΔF/Fm′）使用水樣葉綠素?zé)晒鈨x（Water-PAM，德國(guó)）進(jìn)行測(cè)定[12-13]，分別在光周期處理1、4、7、10 h后進(jìn)行測(cè)定。將光纖探頭直接置于藻體表面，首先提供約70 μmol/（m2·s）的活化光，大約15 s后得到該光照條件下的穩(wěn)態(tài)熒光值（Ft），隨后提供短暫的約4 000 μmol/（m2·s）的飽和脈沖光，測(cè)得該條件下的最大熒光值（Fm′），依據(jù)這2個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）實(shí)際量子效率：
ΔF/Fm′=（Fm′-Ft）/Fm′。
1.3.2 最大量子效率測(cè)定 在藻體培養(yǎng)暗周期處理10 h后進(jìn)行測(cè)定，以確保樣品PSⅡ處于完全開放的狀態(tài)[12-13]。首先打開測(cè)量光[約0.3 μmol/（m2·s）]，測(cè)得樣品最小熒光值（Fo），隨后提供短暫的約 4 000 μmol/（m2·s） 的飽和脈沖光，測(cè)得最大熒光值（Fm），依據(jù)公式獲得最大量子效率（Fv/Fm）：
Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm。
1.3.3 快速光曲線測(cè)定 樣品在光周期處理6 h后進(jìn)行快速光曲線（rapid light curve，RLC）的測(cè)定，為樣品依次提供0～750 μmol/（m2·s）的8個(gè)光照梯度活化光[12-13]，待不同光照度下熒光值（Ft）達(dá)到穩(wěn)定后（約15 s），提供飽和脈沖光測(cè)定給定光照度下的最大熒光值（Fm′），計(jì)算相對(duì)電子傳遞速率（rETR）：
rETR=（Fm′-Ft）/Fm′×PAR×D×0.5。
式中：PAR表示光照強(qiáng)度;D表示樣品的吸光系數(shù)，取0.85;0.5表示光能由2個(gè)光系統(tǒng)平均分配。以光照強(qiáng)度為X軸，相對(duì)電子傳遞速率rETR為Y軸制作快速光曲線。參照Platt等的方法[14]對(duì)RLC進(jìn)行擬合，獲得快速光曲線初始斜率（α）、最大相對(duì)電子傳遞速率（Pm）和半飽和光照度（Ik）：
P=Pm（1-e-αPAR/Pm）·e-βPAR/Pm。
其中，P為相對(duì)電子傳遞速率;PAR為光照度;β為抑制參數(shù)。
1.3.4 誘導(dǎo)曲線測(cè)定 樣品在光周期處理6 h后進(jìn)行誘導(dǎo)曲線（induce curve）的測(cè)定，先將樣品置于黑暗條件下30 min后（使PSⅡ處于開放狀態(tài)），為樣品提供測(cè)量光測(cè)定最小熒光值（Fo），然后提供短暫飽和脈沖光測(cè)定最大熒光值（Fm），隨后關(guān)閉光源，40 s后打開64 μmol/（m2·s）活化光，之后每隔20 s提供1次短暫飽和脈沖光，直至該活化光照度下最大熒光值（Fm′）達(dá)到穩(wěn)定，根據(jù)測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算光化學(xué)淬滅（qP）和非光化學(xué)猝滅（NPQ）：
qP=（Fm′-Ft）/（Fm′-Fo）;
NPQ=（Fm-Fm′）/Fm′。
1.4 統(tǒng)計(jì)分析
試驗(yàn)數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，處理間的數(shù)據(jù)結(jié)果用t檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析檢驗(yàn)（P<0.05）。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同光照度下樣品最大量子效率
紫菜栽培區(qū)定生種群綠藻在不同光照條件下Fv/Fm的測(cè)定結(jié)果（圖1）表明，隨著處理光照度的上升，樣品Fv/Fm呈下降趨勢(shì)，但是在 20～140 μmol/（m2·s） 光照度下未表現(xiàn)出顯著性差異，而在200 μmol/（m2·s）光照度下樣品Fv/Fm顯著低于弱光處理組（P<0.05）。
2.2 不同光照度下樣品實(shí)際量子效率
實(shí)際量子效率的測(cè)定結(jié)果（圖2）表明，不同光照強(qiáng)度下樣品的ΔF/Fm′存在差異，20、60 μmol/（m2·s） 光照度處理樣品在照光7 h內(nèi)ΔF/Fm′差異較小，在照光10 h后才出現(xiàn)較明顯的變化，20 μmol/（m2·s）光照度下樣品的ΔF/Fm′高于 60 μmol/（m2·s） 光照度處理組;100、140 μmol/（m2·s） 光照度處理樣品的ΔF/Fm′測(cè)定結(jié)果相似，但均低于20、60 μmol/（m2·s）光照度處理樣品（P<0.05）;200 μmol/（m2·s）光照度處理樣品的ΔF/Fm′最低，顯著低于其他幾個(gè)光照處理（P<0.05）。隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，所有光照處理樣品的ΔF/Fm′均呈下降趨勢(shì)，但不同光照強(qiáng)度下降幅度存在差異，基本上表現(xiàn)為光照強(qiáng)度越強(qiáng)，ΔF/Fm′下降幅度越大，20 μmol/（m2·s） 光照條件下照光10 h后樣品的ΔF/Fm′下降至照光1 h時(shí)的96.46%，而 200 μmol/（m2·s） 光照條件下照光 10 h 后樣品的ΔF/Fm′僅為照光1 h時(shí)的67.01%。
2.3 不同光照度下樣品快速光曲線
快速光曲線的測(cè)定結(jié)果（圖3）表明，所有樣品的rETR在給定的光照梯度下均呈現(xiàn)低光照度區(qū)間快速上升，達(dá)到一定光照強(qiáng)度后維持穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，符合RLC的變化特征。比較不同光照處理樣品的RLC結(jié)果可知，低光照度處理組20、60、100、 140 μmol/（m2·s） 光照強(qiáng)度處理樣品的rETR沒有顯著差異，當(dāng)光照強(qiáng)度超過400 μmol/（m2·s）時(shí)，20、60 μmol/（m2·s）光照處理樣品的rETR要高于100、140 μmol/（m2·s）光照處理組，200 μmol/（m2·s） 光照處理樣品的rETR均顯著低于其他光照處理組（P<0.05）。
2.4 快速光曲線參數(shù)
通過對(duì)樣品快速光曲線的擬合可得出相應(yīng)的熒光參數(shù)，結(jié)果（表1）表明20、60 μmol/（m2·s）光照處理組樣品的α差異不大，但顯著高于100、140 μmol/（m2·s） 的光照處理組，而 200 μmol/（m2·s） 光照組樣品的α最低，Pm的結(jié)果與α類似，200 μmol/（m2·s）光照度處理組樣品的Pm顯著低于其他處理（P<0.05）;Ik的結(jié)果與其他參數(shù)相反，在一定光照強(qiáng)度處理下隨著光照強(qiáng)度的上升，Ik呈升高趨勢(shì)，200 μmol/（m2·s）光照度組樣品的Ik顯著高于其他處理組（P<0.05）。
2.5 誘導(dǎo)曲線參數(shù)
對(duì)不同光照強(qiáng)度下樣品誘導(dǎo)曲線測(cè)定結(jié)果（表2）表明，在給定光照強(qiáng)度下，綠藻樣品qP隨處理光照強(qiáng)度的上升而逐漸下降，由20 μmol/（m2·s）光照強(qiáng)度下的0.78減低至200 μmol/（m2·s）光照強(qiáng)度下的0.72;與qP結(jié)果相反，NPQ隨處理光照度的上升而逐漸上升，200 μmol/（m2·s）光照處理的NPQ上升至0.36，顯著高于其他幾個(gè)光照處理（P<0.05）。
3 討論
綠藻被認(rèn)為是江蘇南部沿海紫菜栽培區(qū)的主要雜藻物種，在紫菜栽培過程中需要采用人工的方法進(jìn)行清除[6]。這一海區(qū)因地處長(zhǎng)江入?？?，水體中養(yǎng)分豐富，也有著獨(dú)特的地理特征，表現(xiàn)為大面積的輻射沙洲，同時(shí)海水渾濁度高。紫菜栽培多采用半浮動(dòng)筏式，在海水漲潮時(shí)筏架隨海浪浮動(dòng)，此時(shí)光照強(qiáng)度因海水透光度低而迅速衰減，只有落潮時(shí)筏架露出水面面對(duì)陽光的直射[2-3，6]。紫菜的研究表明其在低光照強(qiáng)度下能夠維持較高的光能利用效率[12-13，15]，進(jìn)而保證良好的生長(zhǎng)活性，所以盡管江蘇南部海區(qū)并非紫菜原產(chǎn)地，但仍成為紫菜主產(chǎn)區(qū)。作為固著于紫菜栽培筏架上的綠藻，在光合生理方面也表現(xiàn)出對(duì)低光照的適應(yīng)，在光照強(qiáng)度較低的環(huán)境下，其能夠維持較高的實(shí)際量子效率，對(duì)捕獲的光能能夠有較高的利用能力，進(jìn)而使得其能夠在這一海況條件下正常生長(zhǎng)。
盡管栽培筏架較多時(shí)間處于海水之中，但是退潮時(shí)也會(huì)暴露出水面，這時(shí)藻體面對(duì)的光照強(qiáng)度明顯升高，此時(shí)綠藻對(duì)光能的吸收利用也會(huì)發(fā)生適應(yīng)性的變化。本試驗(yàn)的結(jié)果表明，光照強(qiáng)度的上升會(huì)引起定生綠藻光能利用效率的下降，同時(shí)非光化學(xué)猝滅所占比例上升，半飽和光照度也顯著上升，這說明綠藻此時(shí)吸收的光能更多地用于熱耗散等途徑，進(jìn)而提高了對(duì)高光照度的耐受能力。因此，筏架定生綠藻偏向于低光照度物種，但在較高光照條件下，可以通過對(duì)光能的吸收、利用分配，以適應(yīng)環(huán)境光照條件的變化，但研究中光照強(qiáng)度超過 200 μmol/（m2·s） 時(shí)，最大量子效率即表現(xiàn)出顯著的降低，說明這一光照強(qiáng)度對(duì)其產(chǎn)生了一定程度不可逆的傷害，而實(shí)際上這一光照強(qiáng)度是遠(yuǎn)低于春夏季中午陽光直射的強(qiáng)度，這與對(duì)漂浮綠藻的研究結(jié)果有所不同，漂浮綠藻對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)能力較強(qiáng)[16-20]。
從現(xiàn)有研究可知，定生綠藻在高光照度下光合活性會(huì)受到影響，盡管存在一定的適應(yīng)能力，但更長(zhǎng)時(shí)間的高光照度會(huì)帶來不可逆的傷害。基于高光照度對(duì)定生綠藻生長(zhǎng)的抑制，結(jié)合其他逆境條件的設(shè)定[6]，會(huì)在很大程度上抑制定生綠藻的生長(zhǎng)。在實(shí)際生產(chǎn)中也有采用紫菜栽培網(wǎng)簾上岸晾曬處理、晾曬結(jié)合冷庫(kù)處理等方法來消除綠藻，這其中的理論基礎(chǔ)均與高光照度、低溫、脫水等逆境抑制綠藻生長(zhǎng)相關(guān)，因此通過對(duì)栽培筏架定生綠藻光照強(qiáng)度適應(yīng)特征的研究，能夠?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)提供一定的理論參考。
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收 稿日期：2019-02-20
基金項(xiàng)目：2018年江蘇省現(xiàn)代漁業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（編號(hào)：JFRS-04）。
作者簡(jiǎn)介：陶菊紅（1981─），女，江蘇蘇州人，博士，助理研究員，主要從事生物學(xué)方面的研究。Tel：（0512）52251565;E-mail：taojuhong@126.com。
通信作者：張 濤，博士，副研究員，主要從事植物學(xué)方面的研究。Tel：（0512）52251565;E-mail：zhangtofy@126.com。
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