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氮是浮游植物生长繁殖的重要营养元素,也是引起水体富营养化的主要营养因素之一。因此,研究硅藻对氮营养变化的生理生化响应,有助于了解近岸藻类群落演替以及赤潮发生机制,从而达到预测和防止赤潮的发生。 一般情况下,氮营养限制会影响浮游植物的生物量和生化组成(如中性脂肪)等。浮游植物在氮营养限制条件下累积中性脂肪的研究很多,但其背后的生理生化机制却很少报道。本节实验以不同无机氮浓度的f/2培养液培养小新月菱形藻,监测其生理生化指标。结果显示,低氮浓度条件引起藻细胞叶绿素 a和 Fv/Fm的明显下降,最终抑制藻细胞的生长和降低最大生物量。当氮限制胁迫发生时,蛋白质合成受到抑制,光合作用碳固定的碳源主要流动方向从合成蛋白质转为合成以三酰甘油为主的中性脂肪。藻细胞色素的降解和较低生长速率都会促进三酰甘油的累积。然而,持续下降的光合作用会降低三酰甘油的形成速率,甚至会引起中性脂肪滴中三酰甘油的降解,以提供碳源和能源。因此,三酰甘油的累积可能是硅藻细胞应对氮营养限制胁迫的一种保护策略,帮助藻细胞生存下去。 目前,国际上对赤潮的成因与氮、磷等营养盐关系的研究已取得了很大进展。然而,溶解态有机氮在近海海域的溶解态氮营养中占有优势比例,其与赤潮爆发的关系却很少研究。因此,本节实验以溶解态有机氮和硝氮不同比例的 ESAW培养液培养中肋骨条藻,监测其生理生化指标。结果显示:尿素氮比率的升高对中肋骨条藻的生长速率和最大生物量没有显著性影响,但100％尿素氮比率的藻细胞光系统Ⅱ在强光条件下不能实行有效的光抑制;中肋骨条藻不能利用丙氨酸作为氮源进行生长,丙氨酸氮比率的升高会使藻细胞处于氮营养限制状态,并显著降低最大生物量。其它研究结果表明,中肋骨条藻在无菌条件下不能利用游离氨基酸进行生长。因此,在高比率的溶解态有机氮的环境中,中肋骨条藻可能会因为不能利用除尿素氮以外的溶解态有机氮而处于相对氮营养限制状态,从而处于竞争劣势。 总的来说,小新月菱形藻藻在无机氮限制条件下累积中性脂肪是一种保护策略,帮助藻细胞在胁迫环境下生存下去;高比率的溶解态有机氮(不包括尿素)可能会使中肋骨条藻处于相对氮限制状态;能够利用溶解态有机氮的甲藻种类会处于相对氮充足状态,从而更容易形成优势,进而在适宜条件造成赤潮。