孙蓓蓓　韩龙江　潘玉龙　宋文鹏　李继业　刘一霆　赵升

摘要 将实验室内培养的海带置于5、10、15、20 ℃ 4个温度梯度下培养，测定其生长率，检测其藻体光合参数，以研究海带生长对不同温度条件的响应。结果表明，3 d以后4个温度梯度下的海带生物量均有所增加，且生物量增加情况比较接近，5、10、15 ℃ 3个温度梯度下海带相对生长率维持在30%左右，20 ℃条件下的相对生长率达到了60%以上。10 d以后，海带相对生长率最高的温度为10 ℃，其生物量增长了80.3%；其次为5 ℃，生物量增长了64.9%；15 ℃条件下海带的生物量比试验前增长了44.2%；20 ℃第10天的生物量相对于第3天下降较多。叶绿素荧光活性试验表明，试验开始时海带叶绿素光合活性平均值均大于0.7，且Fv /Fm值较接近；3 d后20 ℃时的光合活性最强；10 d以后20 ℃条件下的海带光合活性显著降低，为4个温度梯度的最低值，10 ℃试验组光合活性最高，其次为15 ℃试验组。由此表明，石岛湾主要养殖品系东方六号海带幼孢子体的适宜生长温度为5～15 ℃，环境温度长时间超过20 ℃会明显抑制海带幼孢子体的生长速度以及光合活性。

关键词 海带；孢子体；生长率；光合活性；温度

中图分类号 S968 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）20-0177-02

荣成市位于山东半岛最东端，海域面积约5 000 km2，拥有得天独厚的水产养殖条件，素有“中国海带之乡”的美誉。荣成市附近海域有260余家从事海带育苗、养殖的企业，养殖面积4万hm2，年产量逾50万t，产值超过20亿元，产量占山东省总产量的80%左右，占全国总产量的50%左右，养殖面积、产量均居全国县级第1位[1-2]。海带早期的发育一直受到研究者的关注，主要涉及温度、光照、营养盐、植物激素等因素对海带配子体及孢子体的影响[3-8]。海带幼孢子体的发生和发育在冬季和初春进行。近年来，荣成市海区海带种苗幼孢子体出现了畸形率偏高的现象[9-11]，导致其无法进行正常分裂而死亡，造成人力、物力的大量浪费，制约了海带产业链的健康发展。影响荣成市海带生长发育最敏感的环境因子为温度[12]。

石岛湾核电站工程项目位于山东省威海市荣成石岛湾，全机组规划容量为1×200 MW+4×1 250 MW+2×1 400 MW，数值模拟计算结果表明，全机组运行时冬季2 ℃温升最大离岸影响距离约3.0 km，顺岸影响距离约6.9 km，冬季1 ℃温升最大影响面积为47.4 km2。2016年，国家海洋局北海环境监测中心承担了石岛湾核电厂址邻近海域水生生态调查项目，在主要经济物种适温、适盐性调查过程中查阅了大量文献和资料，发现目前尚没有关于石岛湾海域海带（东方六号）生理生化指标对温度胁迫响应的研究。因此，国家海洋局北海环境监测中心利用生态效應实验室开展了温度胁迫对海带孢子体生长的影响研究，以期为核电站运行和决策提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

海带孢子体采自山东省荣成市石岛湾海带养殖区，海带品系为东方六号，为石岛湾附近主要养殖品系（图1）。试验用海水采用海水晶（海宝牌，盐度为30‰，pH值7.8）人工配制，试验用水采用RO机过滤自来水。

1.2 试验方法

为研究不同温度对海带生长的影响，将实验室内培养的海带置于不同温度条件下培养。根据2016年石岛湾核电厂址邻近海域水生生态调查结果，取、排水口附近海域冬季最高温度为2.94 ℃，春季最高温度为14.18 ℃，结合核电机组运行时的升温数值模拟结果，本次试验设置了4个温度梯度（5、10、15、20 ℃），每个温度设置3个平行样，实验室内采用流动循环温控系统，光强3 500 lx，添加营养盐，使NO3-N质量浓度达到3 mg/L，PO4-P质量浓度达到0.3 mg/L，光照周期设为12L∶12D，定期称量海带生长状况以计算其生长率；采用叶绿素荧光测定仪Phyto-pam检测藻体光合参数。试验周期4周，每隔5 d换1次人工海水，每隔3 d添加1次营养盐并观察生长状况。

1.2.1 处理步骤。将海带孢子体采集回实验室后放置到与石岛湾自然海区相同温度、盐度的海水中驯养3 d，然后进行如下处理：①将长（55.330 0±0.479 5）cm、宽（10.500 0±0.144 9）cm的海带仔细清洗干净，在黑暗条件下置于过滤海水中一昼夜；②海带放入水缸前测定其长、宽、湿重，并取同批海带测定其Fv /Fm值。③将已加入人工海水的12个800 L循环水玻璃水缸分为4组，每个水缸上面放置4根灯管，使其光照强度达到3 500 lx，每组水缸温度分别设为5、10、15、20 ℃，并保持恒定，光照强度一致，海水盐度为31.920%。④在试验组水缸中，将所选的18株海带等间距（5 cm）夹于比较松弛的线绳上，悬浮在水缸中；⑤试验开始3 d后测定每缸18株海带的Fv /Fm值，同时测定海带湿重。

1.2.2 湿重测定。先用蒸馏水冲洗，用滤纸吸干海带表面的水分后称湿重。仪器选用LIBROR AEG-220G电子分析天平，精确到0.001 g。相对生长率的计算公式如下：

RGR（%）=（Wt-W0）/W0×100，其中W0为藻的初始鲜重（g），Wt为第t天时藻的鲜重（g），t为试验持续的时间（d）。

1.2.3 光合活性的测定。使用叶绿素荧光测定仪Phyto-pam（德国 walz）测定海带Fv /Fm，可以反映光系统Ⅱ（PSⅡ）量子产量。一般情况下，Fv /Fm是一个很稳定的值，有学者认为绿藻的Fv /Fm介于0.70～0.75之间时，绿藻的生理状态较为正常。因此，该参数可以作为表征植物体生长状态的一个重要物理量[13-16]。

2 结果与分析

2.1 不同温度下海带的生长状况

3 d以后，4个温度梯度下的海带生物量均有所增加，且生物量增加情况比较接近，5、10、15 ℃ 3个温度梯度下相对生长率维持在30%左右，20 ℃条件下的相对生长率达到了60%以上，说明短时间内温度升高对海带生长有刺激作用。10 d以后，相对生长率最高的温度为10 ℃，其生物量增长了80.3%；其次为5 ℃，生物量增长了64.9%；15 ℃条件下海带的生物量比试验前增长了44.2%；20 ℃时第10天的生物量相对于第3天下降较多，说明该温度条件明显抑制了海带的生长（图2、3）。

综上所述，石岛湾东方六号海带最适生长温度为5～10 ℃，环境温度长时间超过20 ℃会明显抑制海带的生长。

2.2 不同温度下海带的叶绿素光合活性（Fv /Fm值）

试验开始时，4个温度处理的叶绿素光合活性平均值均大于0.7，说明起始时各处理海带健康状况较好，且Fv /Fm值较接近；3 d后的测定结果表明，20 ℃时的光合活性最强，表明高温短时间内刺激了海带的生长，这也是3 d后20 ℃条件下的海带生物量相对增长率最高的原因；然而10 d以后，20 ℃条件下的海带光合活性显著降低，为4个温度梯度试验组的最低值，10 d后光合活性最高的为10 ℃试验组，其次为15 ℃试验组，这与生物量相对增长率的结果基本一致（图4）。

3 结论与讨论

通过测定海带生物量相对增长率以及叶绿素光合活性2个参数表明，石岛湾主要养殖品系东方六号海带幼孢子体的适宜生长温度为5～15 ℃，环境温度长时间超过20 ℃会明显抑制海带幼孢子体的生长速度以及光合活性。海带幼孢子体在春季处于生长旺季，附近海域春季海水温度最高为14.18 ℃。因此，石岛湾核电机组运行时，会对一定范围内的海带孢子体生长产生不利影响。

相关研究表明，在10～15 ℃条件下，掌状海带幼苗具有较高的生长速率[14]，随着温度升高，RGR逐渐降低，20 ℃时海带几乎完全分解。研究表明，高温胁迫会降低光合反应速率，对PSⅡ中心有瞬时钝化作用[15]。因此，高温条件下，海带幼苗的生长势必会受到影响。

叶绿素荧光技术能够实时准确地反映植物自身光合特性以及环境适应能力[15-18]。在正常的生理状态下，藻类PSⅡ的Fv /Fm约为0.65，但当受到胁迫时，该值显著下降。相对电子传递速率（rETR）是快速光曲线测定过程中反映实际光强下的表观电子传递速率[19-20]。本试验中，5、20 ℃处理下，海带孢子体的Fv /Fm值明显下降，10 d后达到最小，说明温度过低或过高均能使海带幼苗光合能力和光合活性下降。光合色素和电子传递链是植物细胞类囊体膜的重要组成部分，高温可导致其结构改变，势必影响光合作用[21]。本试验中，10 ℃处理组的海带孢子体Fv /Fm整体呈现较为平稳的趋势，表明该条件下海带孢子体光合电子传递过程没有受到抑制。已有研究表明，多种藻类在高温胁迫下会受到损伤，而可溶性蛋白在抵御温度逆境胁迫过程中起到了非常重要的作用[22-26]。

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