不同氮源、磷源营养盐对亚心型扁藻(Platymonus subcordiformis)生长的影响
2021-10-31
来源:小奈知识网
第36卷第4期 2014年8月 福建水产 Journal of FHjian Fisheries Vol_36 No.4 Aug.2014 文章编号:1006—5601(2014)04—0258—06 不同氮源、 磷源营养盐对亚心型扁藻 (Platymonus subcordiformis)生长的影响 陈建业 ,林丹 ,黄健 ,陈曦飞 , 刘燕飞 ,林国清 ,翁祖桐 ,张良松 ,许丽双 (1.泉州市科技开发中心,福建泉州362000;2.福建省水产技术推广总站,福建福州350003) 摘要:以亚心形扁藻为实验对象,分别以NaNO CO(NH ) 和(NH )2sO 作为氮源,KH2 PO 和NaH2PO4作为磷源培养亚心形扁藻,并进行观察和计数,探讨不同氮源和磷源对亚心 形扁藻生长的影响。结果显示,培养液中NaNO。、CO(NH ) 、(NH ) SO 、KH:PO 和NaH PO 都能促进亚心形扁藻的生长,以co(NH ):和NaH2PO 实验组促生长效果较为明显,亚 心形扁藻的生长速率CO(NH2)2(0.0 512)>(NH4)2SO4(0.0 325)>NaNO3(0.0 306);在 正交实验中,以CO(NH )2和NaH PO4为氮、磷源的营养盐组合能够显著促进亚心形扁藻生 长,该实验组指数末期藻细胞浓度达到6.1×10 cell/mL,是亚心形扁藻作为生物饵料的理 想投喂浓度。 关键词:亚心形扁藻;氮源;磷源;生长速率 中图分类号:¥963.21+3 文献标识码:A 亚心形扁藻(Platymonus subcordiformis)属 绿藻门、绿藻纲、团藻目、衣藻科、扁藻属。亚 心形扁藻是我国培养时间最早、应用很广泛的海 洋产单细胞浮游藻类,其适应性强,繁殖迅速, 制氢 J,因而人工培养的亚心形扁藻作为水产 养殖的生物饵料受到了广泛的重视 ,在水产 养殖及生物能源方面的应用也很广泛。 氮与磷、硫一起被称为生物体的生命元素, 能够自身合成并富集高浓度的多不饱和脂肪酸, 具有很高的经济价值…。亚心形扁藻对温度的 适应范围广,在7~30'E范围内均能生长繁殖, 最适温度范围为2O~28℃,对盐度的适应范围 特别是在植物体中氮和磷是组成其蛋白质、核 酸、磷脂、酶和其他许多生物活性物质的主要成 分。而蛋白质、核酸、磷酸是基因、细胞核、细 胞膜的重要组成部分,因此氮、磷在生物体的生 命活动中起着非常重要的作用 J。亚心型扁藻 是一种极易培养的藻种,但是人工培养的单细胞 藻类,由于藻液密度大、产量高,对营养盐需求 量大,氮、磷等营养元素就很容易成为其生长的 限制因子,因此在大规模培养时会存在培养密度 也很广,最适盐度范围为3O~40,最适光强为5 000—10 000 lx,最适pH范围为7.5~8.5 。 亚心形扁藻易被水产动物摄食和消化,常作为 鱼、虾、贝类幼体的开口饵料及浮游动物活体培 养的饵料,且在胁迫条件下可以利用光能和海水 收稿日期:2014—04—29 资助项目:国家海洋局——海洋公益性行业科研专项(编号:201205021—02). 作者简介:陈建业(1987一),男,泉州市,助理工程师,本科,主要从事水产养殖及农村科技信息服务.E— mail:395980449@qq.corn 第4期 陈建业等:不同氮源、磷源营养盐对亚心型扁藻(Platymonus subcordiformis)生长的影响 低、生长速度慢等问题。不同的氮盐和磷盐对藻 1.1.2实验材料和仪器 259 类的增值影响比较复杂,试验条件不同产生的结 果千差万别,且不同藻类对不同氮盐和磷盐的适 应性也不同。硝酸盐和铵氮为无机氮,是水体中 氮营养盐存在的常见形式;尿素[CO(Nil:):] 是有机氮,常用于农作物的肥料 。在水产养 殖生产中磷酸二氢钠(NaH PO )和磷酸二氢钾 硝酸钠(NaNO )、尿素[CO(NH ):]、硫酸 铵[(NH ):sO ]、磷酸二氢钾(KH:PO )、磷酸 二氢钠(NaH PO )、维生素B (VB )、维生素 B (VB )、柠檬酸铁(FeC6H5O );显微镜、红细 胞血球计数板、三角锥瓶、电子天平、盖玻片、 脱脂棉、酒精、无菌封口膜、过滤袋、光照培养 (KH PO )是应用最多的无机磷,无机磷被认 为是藻类最重要的磷源 。但不同氮、磷源对 亚心形扁藻生长的影响相关研究较少。本文通过 研究不同氮源、磷源对亚心形扁藻生长的影响, 箱、移液管、量筒等。其中NaNO,、CO(NH ) 、 (NH )2 SO 、KH PO 、NaH PO 均为分析纯试 剂。 1.2方法 旨在选择最适合其生长的氮源和磷源,在短期内 培养出优质高产的亚心形扁藻,为亚心形扁藻的 工厂化大规模培养提供理论依据。 1.2.1实验设计 1材料和方法 1.1 材料 1.1.1藻种的来源 实验用的亚心型扁藻为福建省大成水产良种 本实验营养液配方参照教材《生物饵料培 养学》中亚心形扁藻培养液配方 J。具体营养 液的配方见表1、表2,正交实验设计见表3。 (1)氮源培养液配方 配方中N1以50.0 mg NaNO 氮源作为 NaNO 培养液,而配方N2和N3中的17.7 mg CO (NH2)2和38.8 mg(NH4)2SO4与50.0 mgNaNO3 含氮量相同。 表l 三种氮源培养液配方 Tab.1 Three kinds of nitrogen source medium formulas 繁育试验中心的藻种。 (2)磷源培养液配方 和量都参照《生物饵料培养学》亚心形扁藻培 养液配方 。 两种磷源培养液配方如表2所示,配方中的 含磷量相同,除磷源不同外,其他营养盐的种类 表2两种磷源培养液配方 Tab.2 Two kinds of phosphorus source medium formulas (3)正交实验设计 形扁藻大规模生产培育中营养盐的氮、磷源最佳 组合。 正交实验设计如表3所示,用于讨论不同 氮、磷源之间是否存在交互作用,并探索在亚心 260 福 建 水 产 第36卷 表3不同氮、磷源培养液正交实验设计表 Tab.3 Table of diferent nitrogen and phosphorus sources broth o ̄hogonal experimental design (4)实验中所使用的实验器皿事先经过 121 o【=、90 min高压灭菌,冷却后取出使用。海 水是经24 h沉淀后,用脱脂棉过滤,煮沸法消 毒后的海水。将各营养盐先配成母液,在冰箱中 0~4cc保存备用。 1.2.2亚心形扁藻的接种和培养 2012年8月7日09:00,将处于指数生长期 的亚心型扁藻藻种接种于无菌操作台上培养,接 种起始密度为1.7×10 celL/mL,按藻种和培养 液比例1:1接种,对氮源和磷源的每个实验都设 置3组平行。将三角锥瓶置于光照培养箱中培 养,光照强度为6 000 lx,调节温度至25℃,光 暗周期10:14 h。每天每隔2 h摇动1次。直到 生长期末期结束实验。 1.3指标测定 每天定时取样,用血球计数板直接计数,每 一藻液重复计数6次,平行组取平均值,用Ori— gin7.5作初步处理,用SPSS13.0进一步进行方 差分析。分析比较不同的环境因子对微藻生长的 影响时,常采用生长速率作为数理分析指标,本 研究采用以下公式计算生长速率: K=(InN—InN0)/(tXlg2) 其中,K为微藻在指数生长期末期的生长速 率;N。和N分别为初始微藻细胞密度和经过时 间t后的藻细胞密度;t为一段生长时间 J。 2结果与分析 2.1生长趋势分析 2.1.1 不同氮源下亚心形扁藻的生长曲线 采用NaNO3、CO(NH2)2和(NH ) SO 三种 氮源进行单因素比较实验,从图1可以看出,亚 心形扁藻以NaNO3、CO(NH )2和(NH4)2SO 为 氮源时藻液中细胞含量均呈现先上升后下降的趋 势。用CO(NH:) 作为氮源时(N2实验组),施 肥42 h以后,藻体浓度显著高于相同时间其他 两个处理组藻体浓度(P<0.05),最高藻细胞 浓度可达4.3 X 10 cell/mL。但是随着时间的推 移,三个处理组在藻体浓度达到最高点后均出现 降低,进入稳定期后,实验结束时N2实验组藻 细胞浓度显著高于其他两组(P<0.05)。 0 20 40 60 80 10O 施肥后时间/ll Time after fertilization 图1 不同氮源下亚心形扁藻的生长曲线 Fig.1 The growth curve of Platymonas subcordiformis under diferent nitrogen sources 2.1.2不同磷源下亚心形扁藻的生长曲线 从图2可知,施肥36 h内,以KH PO (P1)和NaH PO (P2)为磷源的亚心形扁藻表 现出相同的生长趋势,两处理组间差异不显著 (P>0.05)。施肥36 h以后,P1处理组的亚心 形扁藻细胞浓度显著高于P2处理组(P< 0.05),达到4.3×10 cell/mL。两处理组在施肥 后60 h时出现交叉,P2处理组藻细胞浓度显著 高于P1处理组(P<0.05),达到4.8×10 cell/ mL,而P1处理组在指数末期最高只达到4.5 X 10 cell/mL。在施肥90 h至实验结束范围内,两 处理组藻细胞浓度呈下降趋势,实验结束时两组 之间差异不显著(P>0.05)。 第4期 陈建业等:不同氮源、磷源营养盐对亚心型扁藻(Platymonus subcordiformis)生长的影响 譬 等 号 0口 ‘焉 鲁 鲁暑 导善 谩芒 0 20 40 6O 80 100 施肥后时间/}l Time after fertilization 图2不同磷源下亚心形扁藻的生长曲线 Fig.2 The growth curve of Platymonas subcordiformis under diferent phosphorus sources 2.1.3正交试验结果分析 由图3可以看出,正交实验中T5实验组亚 心形扁藻的浓度在培养的各时间点均显著高于其 他各组(P<0.05),该实验组指数末期藻细胞 浓度达到6.1×10 cell/mL,T1、rI3和T6实验 组之间差异不显著(P>0.05),T2和T4实验 组之间差异不显著(P>0.05),但此二组亚心 形扁藻浓度显著高于T1、 和T6实验组(P< 0.05)。 0等 昔 鼋鲁 富 ’皇 景 霉S 器暑 : 芒 0 20 40 60 80 100 施肥后时间/}l Time after fertilization 图3不同氮、磷源培养液正交实验结果 Fig.3 Results of diferent nitrogen and phosphorus sources broth orthogonal experimental design 2.2方差分析 添加不同氮源的亚心形扁藻的生长K值大 小依次为CO(NH ):(0.0 512)>(NH ) S0 (0.0 325)>NaNO (0.0 306);添加不同磷源的 亚心形扁藻的生长K值大小依次为Nail PO (0.02 528)>KH2PO4(0.02 179)。而正交实 验显示,在以CO(NH:) 和KH PO 作为营养盐 组合时,亚心形扁藻的生长速率达到0.0 596, 显著高于其他实验组。文章对亚心形扁藻的生长 情况进行了直观的分析,同时为了从数理统计上 得到证明,采用SPSS软件对氮源和磷源对亚心 形生长的影响进行方差分析,结果发现T5实验 组藻细胞浓度显著高于其他各实验组(P< 0.05),而1'2和T4差异不显著(P>0.05),但 均显著高于T1、rI13和T6实验组(P<0.05)。 3 讨论 3.1 不同氮源与亚心形扁藻的生长 NaNO3、CO(NH2)2和(NH )2SO 是水产养殖 学中常见的营养盐,常常单独使用或两者结合作 用于生产实践。有关不同氮源及其质量浓度对微 藻单种培养的影响已经有不少的研究,一般认为 浮游植物优先吸收铵氮,因为铵氮能直接经谷氨 酰胺合成酶/谷氨酸合成酶通过转氨基作用直接 合成氨基酸,而硝酸态氮则需要硝酸还原酶将其 转化为铵氮才能被利用 J。但是微藻对不同形 态的氮营养盐利用存在差异,所以不同种甚至不 同品系之间对氮源的利用率相差很远。潘庭双等 比较了co(NH2):、NaNO3和NH C1对微绿球藻 生长的影响,发现用CO(NH ) 和NaNO 作氮源 效果最好,NH Cl较差 。吴长斌的研究表明不 同氮源[硝酸钾(KNO3)、CO(NH:) 、氯化铵 (NH C1)、硝酸铵(NH NO )]对扁藻的生长 均有极显著的影响,其中NH C1最有利于扁藻 的生长,而NH NO,最不利于其生长 。孟迎 迎、杨海波等的实验结果表明氮源是影响扁藻生 长、产物组成及其含量的显著性因素,CO (NH:):促进扁藻的生长,并有利于蛋白质积累, 铵态氨有利于淀粉的积累【】 。本实验结果显示, 以NaNO3、CO(NH2)2和(NH4)2s04作为亚心形 扁藻的氮源,以CO(NH ):作为氮源的N2实验 组中,亚心形扁藻在实验各时间点浓度均显著高 于其他二组,说明在其他环境因子相同情况下, 亚心形扁藻对CO(NH ) 的吸收、利用优于 NaNO,和(NH ) S0 。且从三种氮源对亚心形扁 262 福 建 水 产 第36卷 藻的生长曲线以及K值可以看出,N2实验组亚 饵料。 心形扁藻的生长速率显著高于(NH ) sO 和 NaNO ,利用CO(NH。) 作为氮源更有利于其增 殖。而N3实验组虽然与N2实验组差异不显著, 3.3不同氮、磷源培养液正交实验 本实验以正交实验方法,探讨了不同氮、磷 源交互作用对亚心形扁藻生长的影响。由图3的 实验结果可以看出,以CO(NH )2和NaH PO 为 但由图1仍能够明显看出其细胞浓度明显高于 N1实验组,说明亚心形扁藻对铵氮的利用优于 硝氮,这与吴长斌的研究结果相一致。CO 氮、磷源的实验组生长速率显著高于其他实验 组,并在指数期末期达到6.1×10 cell/mL的高 (NH ) 对不同微藻生长影响的情况较无机氮的 复杂,已经证实许多种藻含有尿素酶,在它的催 化下,CO(NH ):分解出氨被微藻利用¨ ,这与 本实验结果相符。 3.2不同磷源与亚心形扁藻的生长 磷主要存在于单细胞藻的原生质和细胞核 中,是构成某些蛋白质不可缺少的元素,作为单 细胞藻主要元素,其来源并不像氮源那么广,微 藻大规模培养中一般使用无机磷酸盐,常用的磷 酸盐有KH:PO 和NaH PO ,前者还兼含有微藻 必须的钾元素 引。赵素芬和孙会强以K:HPO 、 KH PO4、NaH PO4、磷酸氢二钠(Na HPO4)作为 磷源研究其对微藻生长的影响,其结果显示不同 的微藻对不同种类的磷盐营养表现不同,早期磷 酸氢二盐比磷酸二氢盐更有利于绿色巴夫藻的增 殖,后期磷酸二氢盐实验组生长更快,总的来看 NaH PO 作为磷源的实验组该藻的生长更快 。 黄世玉和黄邦钦用K:HPO 及多种溶解有机磷化 合物(D OP)对藻类进行一次性培养,研究表 明油磷酸钠(G・P)、6一酸葡萄糖(G・6・ P)、蛋黄卵磷脂(LEC)和酵母核糖核酸 (RNA)均可被藻类吸收利用,并且培养藻类都 生长良好;碱性磷酸酶在大分子DOP(如LEC、 RNA)利用过程中起重要作用,不同形态磷对 培养藻类的蛋白质、氨基酸含量有一定影响 。 本实验中,亚心形扁藻在培养至60 h前后,P2 实验组藻细胞浓度显著高于P1实验组,说明 NaH PO 能在指数生长期使该藻获得更高的生长 率;而进入稳定期后,两实验组藻体浓度差异不 显著,说明磷源不是影响亚心形扁藻稳定期藻细 胞浓度的关键因子,这与赵素芬和孙会强的实验 结果相一致。从K值来看,以NaH PO 作为磷 源更有利于亚心形扁藻的迅速生长。故在微藻需 求量大的生产过程中,能够利用NaH PO 作为磷 源获得快速、高浓度的亚心形扁藻作为生物 浓度,是生物饵料培养过程中十分理想的投喂浓 度。这说明虽然单独分别使用CO(NH:) 或 NaH PO 作为氮源、磷源不能达到十分显著的促 生长效果,但把它们按适合浓度配比作为营养 盐,其效果将以倍数增长,所以在本实验使用的 氮、磷源中,以CO(NH:) 和NaH PO 组合为亚 心形扁藻最适合的氮、磷源营养盐组合。 4 结论 通过研究不同氮源和磷源对亚心形扁藻生长 的影响,得到了亚心形扁藻的生长曲线,实验结 果表明NaNO 、CO(NH ) 、(NH ) SO 在一定 时间内可以促进亚心形扁藻的生长。CO (NH ) 作为氮源促生长效果最为明显,(NH ) S0 次之,而NaNO 效果较差,说明亚心形扁藻 利用铵氮的能力强于硝氮。KH:PO 和NaH PO4 对亚心形扁藻的作用趋势相同,且从生长速率K 值来看,NaH PO 实验组亚心形扁藻的生长速率 大于KH PO 。而正交实验结果显示,以CO (NH ) 和NaH PO 作为亚心形扁藻的营养盐搭 配组合,能够高效地促进亚心形扁藻快速生长, 其效果显著高于其他各组组合,是亚心形扁藻大 规模生产中的理想组合,能够使其在短时间内快 速达到适合投喂的藻细胞浓度。故该组合与本实 验其他氮、磷源组合相比,是亚心形扁藻生产的 最佳氮、磷源营养盐组合。 参考文献: [1]蒋礼玲,张亚杰,李潇萍,等.微藻培养模式研 究进展[J].可再生资源,2010,28(1):56— 62. 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[10]潘庭双,胡贤江,侯冠军,等.氮对微绿球藻生 Effect of different nitrogen and phosphorus sources on the growth of Platymonus subcordiformis CHEN Jian—ye ,LIN Dan ,HUANG Jian ,CHEN Xi.fei ,LIU Yan.fei , LIN Guo—qing ,WENG Zu—tong ,ZHANG Liang—song ,XU Li.shuang (1.Quanzhou Science and Technology Development Center,Quanzhou 362000,China; 2.Aquatic Technology Extension Station of Fujian Province,Fuzhou 350003,China) Abstract:Through observing and counting the quantity of algae cells,the article discussed the effect on the growth rate of the algae from different nitrogen and phosphorus sources using Platymonus subcordiformis as the experimental object,sodium nitrate,urea or ammonium sulphate as nitrogen source,potassium dihydrogen phosphate or sodium dihydrogen phosphate as phosphorus source.The results showed that in the cuhure solu. tion of sodium nitrate,urea,ammonium sulfate,potassium dihydrogen phosphate and sodium dihydrogen phosphate,platymonas subcordiformis could grow normally,especially grow significantly in the urea and sodi um dihydrogen phosphate solution.Urea(0.0 5 12)is more effective than sodium nitrate(0.0 325)and am. monium sulphate(0.0 306)on the growth rate of the algae.In the orthogonal experiment,using disodium hydrogen phosphate and urea as the nitrogen and phosphorus source could significantly promote the algae growth,and at the end of index growth period,the algae cell concentration could reach up to 61×1 0 cell/ .mL,which was the most ideal bait concentration of ifat algae used as live foods. Key words:Platymonus subeordiformis;nitrogen source;phosphorus source;growth rate