影响螺旋藻生长的环境因子

日期:2020-10-19   来源:水产管理站   作者:吴桃

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1 光照 

最先研究光对螺旋藻影响的是Zarrouk(1966),他认为螺旋藻的光饱和点为500~600μmol/m2·s。根据Vonshak(1987)的试验,钝顶螺旋藻在光强为150~200μmol/m2·s生长达到光饱和点,而这只占阳光辐射中可见光部分(400~700nm)的10%~15%,这一数值与生产条件和生物量浓度的叶绿素含量有关。

第一个观察到螺旋藻在实验室培养条件下出现光抑制的是Kaplan(1981)。他发现,在CO2耗竭的情况下,强光下螺旋藻的光合作用降低,并认为与H2O2的积累有关。Vonshak等人详细地研究了螺旋藻的光抑制效应,发现不同品种的螺旋藻对光胁迫的感受性不同,螺旋藻的最大光合作用速率和光饱和点与生长条件有关;培养在不同光强(强光和弱光)下的螺旋藻具有不同的最大光合作用速率和光饱和点。内蒙古农业大学乔辰教授对螺旋藻针对不同季节(春、夏、秋、冬),不同时间(早、中、晚),不同气候条件(晴、阴、雨天)的螺旋藻光合速率及光饱和点进行了研究,也得到了与Vonshak等人相似的结果。乔辰教授进一步在《鄂尔多斯高原碱湖螺旋藻》一书中给出了关于螺旋藻产量与4个决定因素的关系:

螺旋藻产量=光合速率×光合面积×光合时间-消耗量

2 温度

通常认为,实验室培养条件下螺旋藻生长的最适温度是35~38℃,但是必须指出这个温度具有很强的可塑性,因为不同的品种具有不同的最适生长温度。杨学文,李博生(2006)等以目前世界上进行产业化养殖的三种螺旋藻——内蒙古螺旋藻、钝顶螺旋藻和极大螺旋藻为材料,研究了不同温度对其生长、蛋白质含量和蛋白质种类的影响。研究结果表明:

(1)在恒温、光期光照强度为180μmol/m2·s的条件下,内蒙古螺旋藻的最适生长温度区间为 20℃~35℃,钝顶螺旋藻为 20℃~30℃,极大螺旋藻为 25℃~35℃;三个藻种耐零上低温能力和高温能力大小顺序均是:内蒙古螺旋藻> 极大螺旋藻> 钝顶螺旋藻。

(2)三种螺旋藻的极端致死温度具有时间效应。三种螺旋藻的极端致死低温是:内蒙古螺旋藻 -7℃ 36h或-18℃ 12h,钝顶螺旋藻-18℃ 18h,极大螺旋藻 -7℃ 36h 或-18℃ 12h;三个藻种的极端致死高温大约都是 60℃ 10min。随着持续时间延长,其低温致死温度会上升,高温致死温度会降低。

(3)温度对这三种螺旋藻的蛋白质含量有不同的效应:在 24h 的不同温度处理下,内蒙古螺旋藻在高温(40℃)下积累较多的蛋白质,钝顶螺旋藻则在低温(15℃)下积累较多的蛋白质,极大螺旋藻在最适温度下蛋白质含量最高;但96h的低温(15℃)胁迫和高温胁迫均会降低螺旋藻蛋白质含量,胁迫温度使钝顶螺旋藻和极大螺旋藻蛋白质含量的降低幅度较大,对内蒙古螺旋藻蛋白质含量的影响相对较小。较长时间(96h)的恒温,即使不是胁迫温度,也不利于螺旋藻蛋白质的积累。

3 pH值

高凌岩等试验结果表明,在pH=9.3~10.5时, 螺旋藻生长量与种群增加的百分数最高,此时pH值为生长的最适pH值。而新配好的Zarrouk氏培养液的pH=8.8;当放置几天后由于碳酸氢盐中的HCO3-以CO2气体形式溢出后,其培养液的pH达9.3。

另有文献表明,当碳源和其它营养物质能够满足该藻生长需要时,在偏中性(pH=7.5)的培养液中其生长量最高(24h),从理论上讲该藻的生理最适pH为7.5左右。不管螺旋藻在光合作用过程中使用的碳源是以HCO3-形式还是CO2的形式运进细胞的尚不清楚(邱保胜,2001)。然而向培养液中施加CO2则一定能使螺旋藻增产。碳源的多少与pH值的高低有着直接的关系,在一定pH范围内越偏碱性,培养液中溶解的CO2也就越高。但是向培养液中大量增加CO2时,培养液中pH值则会下降(李夜光,1996)。当螺旋藻大量使用了培养液中的碳源时,其pH值升高。换言之,螺旋藻在Zarrouk氏培养液pH=8.8~9.3时,其可利用的碳源量最高。

当pH值过低时其可利用的碳源将受到限制;当pH≥10时,螺旋藻的生长受到强碱的毒害而生长不佳。从实验结果看,起始pH值为7.5~9.3的用HCl调整过的Zarrouk氏培养液,pH值越高,培养液中的碳源也越多,该藻的生物量也越高。所以,pH=9.3为该藻的生态最适pH值。该藻和绝大多数植物一样,显示出生态分布的最适pH与生理最适pH的不一致性(祝廷成,1988)。

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