本文選題：大型海藻 + 光合作用��； 參考：《華南理工大學》2016年博士論文

【摘要】：在近海海域,大型海藻作為主要的初級生產(chǎn)者,對海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)揮非常重要的作用;同時,大型海藻作為海藻栽培的主要對象,為人們提供巨大的經(jīng)濟價值。大氣中CO_2濃度升高及其導致的氣候變化對近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)及大型海藻的影響已受到廣泛關注。然而,在現(xiàn)實環(huán)境條件下,由于海水中CO_2的供應過緩以及藻體群體密度過大等因素使大型海藻常處在碳限制的狀態(tài)。目前,關于碳限制及與其它重要環(huán)境因素變化的相互作用如何影響大型海藻還知之甚少。本研究以我國南方海域主要栽培海藻種類壇紫菜(Pyropia haitaneisis)和龍須菜(Gracilaria lemaneiformis)、以及常見海藻種類舌狀蜈蚣藻(Grateloupia livida)和石莼(Ulva lactuca)為研究對象,探討碳限制對大型海藻的生長、光合功能及相關重要生理過程的影響。主要研究結(jié)果如下:海水中低CO_2供應(20 ppm)抑制壇紫菜和龍須菜的相對生長速率(RGR)、光合系統(tǒng)活性以及NO_3~-的吸收速率,并且低CO_2對龍須菜RGR的抑制作用大于對壇紫菜RGR的抑制作用。在較低的日光強度下(強度為全日光的20%),壇紫菜的RGR、光合性能(光合系統(tǒng)活性和光合速率)以及NO_3~-的吸收速率都增高,但龍須菜的RGR、光合系統(tǒng)和抗氧化酶(超氧化物歧化酶和過氧化氫酶)活性以及NO_3~-的吸收速率均降低。降低海水中CO_2供應和同時降低日光強度能夠增加壇紫菜的光合色素含量(葉綠素a,類胡蘿卜素,藻紅蛋白和藻藍蛋白),以及藻體利用HCO_3~-和光合系統(tǒng)抵抗短期溫度變化的能力。經(jīng)低CO_2和低光照處理后,龍須菜的葉綠素a、類胡蘿卜素、抗氧化酶活性以及光合系統(tǒng)活性均能夠在實驗室條件下恢復到同一水平。另外,降低和增加海水中CO_2供應(1000 ppm)均降低舌狀蜈蚣藻的RGR和光合系統(tǒng)活性,降低CO_2供應卻提高藻體的藻紅蛋白和藻藍蛋白含量。在栽培海藻的生長過程中,其生物量密度不斷增加。實驗結(jié)果表明,增加壇紫菜的生長密度能夠降低藻體的RGR、光合性能以及氮代謝(NO_3~-的吸收速率和硝酸還原酶活性);在高密度(5 gL~(-1))與低CO_2供應下生長的壇紫菜表現(xiàn)出相似的光合性能;低CO_2供應與同時的高密度條件進一步加劇對壇紫菜光合速率的抑制作用。在自然海區(qū),高密度群體(12g/簇)生長的龍須菜相比于低密度群體(4g/簇)生長的龍須菜具有較低的RGR以及光合速率;隨著海藻群體密度的增加,藻體進入深水層(1.5m),而深水層生長的龍須菜光合色素含量以及光合速率明顯升高。因此,在龍須菜栽培過程中應平衡生長密度與深度對龍須菜生長和光合的影響,使海藻保持高的光合速率。潮間帶不同位置的海藻種群光合作用行為對生物量密度存在差異性的響應。實驗結(jié)果表明,生長在高潮位(干出時間為4h)和中潮位(干出時間2h)的石莼光合速率隨著生物量密度的增大而增大,而生長在低潮位(干出時間為0 h)的石莼光合速率隨著生物量密度的增加而降低。在不同的海藻生物量密度條件下,增加海水中HCO_3~-濃度明顯地提高石莼的總光合速率(Pg),而增加HCO_3~-濃度不能顯著提高壇紫菜的Pg。這表明,石莼群體光合的碳限制程度高于壇紫菜群體的碳限制程度。另外,在一定流速范圍內(nèi)("f3.5 cm s~(-1))增加海水的流速對壇紫菜和石莼的Pg均沒有顯著的影響。綜上可知,降低CO_2供應(碳限制)能夠抑制壇紫菜、龍須菜和舌狀蜈蚣藻的生長和光合功能以及其它相關生理過程;高生長密度與低的CO_2供應對壇紫菜的光合作用具有相似的抑制作用;高生物量密度抑制龍須菜、壇紫菜和石莼的光合行為;在壇紫菜和石莼的生長期間群體中的藻體光合作用都處于碳限制的狀態(tài),且石莼經(jīng)歷的碳限制程度強于壇紫菜。本研究結(jié)果將有助于更全面地理解大型海藻與光合作用無機碳供應狀態(tài)的關系,以及海藻在碳限制等現(xiàn)實環(huán)境條件下的生理生態(tài)功能;同時,本研究緊密聯(lián)系海藻栽培實踐,研究結(jié)果為高產(chǎn)、高效的海藻栽培措施與方法提供重要基礎理論依據(jù)和技術支持。
[Abstract]:In offshore waters, large algae, as the main primary producers, play a very important role in the health of marine ecosystems. At the same time, large algae, as the main object of marine algae cultivation, provide great economic value for people. The increase of CO_2 concentration in the atmosphere and its resulting climate change to coastal marine ecosystems and large seas. The effects of algae have been widely concerned. However, under the conditions of real environment, the large algae are often in a state of carbon restriction because of the slow supply of CO_2 in sea water and the excessive density of the algae. The study was conducted on the main species of seaweed species (Pyropia haitaneisis) and Gracilaria lemaneiformis (Gracilaria lemaneiformis), and the common seaweed species, Grateloupia livida and Ulva (Ulva Lactuca), to explore the growth, photosynthetic function and related important physiological processes of carbon restriction on macroalgae. The main results are as follows: the low CO_2 supply in seawater (20 ppm) inhibits the relative growth rate (RGR), photosynthetic system activity and NO_3~- absorption rate of Porphyra haitanensis and asparagus, and the inhibition effect of low CO_2 on the RGR of asparagus gracilis is greater than that of Porphyra haitanensis RGR in low daylight intensity (20% of total sunlight), The photosynthetic performance (photosynthetic system activity and photosynthetic rate) and the absorption rate of NO_3~- increased in the RGR of Porphyra haitanensis, but the RGR, the photosynthetic system and the activity of antioxidant enzymes (superoxide dismutase and catalase) and the absorption rate of NO_3~- decreased. Reducing the supply of CO_2 in sea water and reducing the intensity of sunlight at the same time could increase the altar. The content of photosynthetic pigments (chlorophyll a, carotenoid, phycocyanin and phycocyanin) and the ability of algae to resist short-term temperature changes by using HCO_3~- and photosynthetic system. After low CO_2 and low light treatment, the chlorophyll a, carotenoid, antioxidant enzyme activity and photosynthetic system activity of asparagus gracilis can all be in laboratory conditions In addition, the decrease and increase of CO_2 supply in seawater (1000 ppm) decreased the RGR and photosynthetic system activity of the tongue like centipede algae, and reduced the CO_2 supply but increased the phycoerythrocyte and phycocyanin content of the algae. Growth density can reduce the RGR, photosynthetic performance and nitrogen metabolism (NO_3~- absorption rate and nitrate reductase activity); at high density (5 gL~ (-1)) and low CO_2 supply, Porphyra haitanensis showed similar photosynthetic performance; low CO_2 supply and simultaneous high density conditions further aggravated the inhibition effect on the photosynthetic rate of Porphyra haitanensis. In the natural sea area, the high density group (12g/ cluster) grew from the low density group (4g/ cluster) with lower RGR and photosynthetic rate; with the increase of the population density of the algae, the algae entered the deep water layer (1.5m), and the photosynthetic pigment content and photosynthetic rate of the deep water layer grew obviously. Therefore, in the Dragon The effect of balance growth density and depth on the growth and Photosynthesis of asparagus gracilis should be balanced to keep the algae high photosynthetic rate. The photosynthesis behavior of the algae population at different positions in the intertidal zone responds to the difference in biomass density. The experimental results show that the growth is at high tidal level (4h) and the middle tide level (when dried out). The photosynthetic rate of Ulva Ulva increased with the increase of biomass density, and the photosynthetic rate of Ulva Ulva, which grew at low tide level (0 h), decreased with the increase of biomass density. Under the condition of different algae biomass density, the increase of HCO_3~- concentration in sea water obviously increased the total photosynthetic rate of Ulva Ulva (Pg), and increased HCO_3~. - the concentration can not significantly increase the Pg. of Porphyra haitanensis, which indicates that the carbon limitation of the photosynthesis of the Ulva population is higher than the carbon limit of the Porphyra. In addition, the increase of sea water velocity in a certain flow rate ("f3.5 cm s~ (-1)") has no significant effect on the Pg of Porphyra haitanensis and Ulva Ulva. It is concluded that the reduction of CO_2 supply (carbon restriction) can be suppressed. The growth, photosynthetic function and other related physiological processes of Porphyra haitanensis, asparagus and tongue like centipede; high growth density and low CO_2 supply have similar inhibitory effect on the photosynthesis of Porphyra haitanensis; high biomass density inhibits the photosynthesis of alpine, Porphyra haitanensis and Ulva Ulva in the growth period of Porphyra haitanensis and Ulva Ulva The photosynthesis of algae is in a state of carbon restriction, and the carbon limit experienced by Ulva is stronger than that of Porphyra. The results of this study will help to understand the relationship between the supply of inorganic carbon in large algae and photosynthesis, as well as the physiological and ecological functions of the algae in the actual environment conditions such as carbon restriction. The results of algae cultivation provide important theoretical basis and technical support for high-yield and efficient cultivation measures and methods of seaweed.
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q945.11

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本文編號：2053176