温度、盐度和光照强度对坛紫菜壳孢子放散的影响

陈曦飞

(福建省水产技术推广总站，福建 福州 350003)

坛紫菜(Pyropiahaitanensis)隶属红藻门(Rhodophycophyta)、红毛菜亚纲(Bangiophycidae)、红毛菜目(Bangiales)、红毛菜科(Bangiacesae)、Pyropia属[1]，俗名紫菜、乌菜，属暖温带性种类，是中国特有的紫菜栽培种，其年产量占全国紫菜年产量的75%以上。坛紫菜味美价廉，含有大量人体必需的氨基酸、矿物质和维生素，是品质极高的营养保健食品，素有“营养宝库”的美称。我国坛紫菜的栽培产区主要分布在浙江、福建和广东沿海，其中福建省是坛紫菜的源产地和主产区[2]，福建福鼎、霞浦、平潭、莆田、惠安、漳浦等沿海一带均盛产坛紫菜。2019年福建省的坛紫菜干品产量达8.08×104t，占全国总产量的80%以上。

开展坛紫菜的叶状体栽培生产，首先需要“种子”来源，而坛紫菜的“种子”就是壳孢子。壳孢子从壳孢囊枝中被放散出来后，使其附着在人工基质上的过程，即为“采壳孢子”。采壳孢子是坛紫菜栽培生产中一个不可缺少的关键技术环节。多年来，随着人们对坛紫菜贝壳丝状体成熟、壳孢子放散和附着规律的认识不断提高，采壳孢子的方法和技术获得了不断改进与优化，基本满足了福建省坛紫菜的栽培生产需求[3-4]。但是，壳孢子的放散量大小也决定了生产上采苗成功与否，因此实现壳孢子放散量的人为控制是采壳孢子技术的关键。吕峰等[5]研究了移植量、光密度及温度对条斑紫菜(Pyropiayezoensis)不同品系壳孢子放散量的影响；陈佩等[6]研究了环境条件对长紫菜(Pyropiadentata)壳孢子放散、附着和萌发的影响，结果都发现环境条件对紫菜壳孢子放散有显著影响。目前，对条斑紫菜、长紫菜壳孢子放散的相关研究已见报道，但对坛紫菜的相关研究则仅局限于单因子影响实验，且处于实验室或小规模生产试验阶段，多因子交互作用对坛紫菜壳孢子放散量影响的研究未见报道。

本研究采用3因子5水平[L25(53)]的正交试验方法，探讨了温度、盐度、光照强度对坛紫菜壳孢子放散量的影响，为进一步优化坛紫菜壳孢子采苗技术，提升坛紫菜采苗成功率和稳定性提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 实验设计

采用3因素5水平的正交试验设计方法，研究海水温度、盐度及光照强度对坛紫菜壳孢子放散量的影响。正交试验设计表L25(53)[7]，实验共分为25组，每组3个平行(表1)。按照正交表确定每组的影响因素，在环境可控条件下进行壳孢子的放散实验。

表1 坛紫菜壳孢子放散量的正交试验设计表Tab.1 Orthogonal experiment design table ofconchospore releasing of Pyropia haitanensis

续表1

1.2 实验材料

1.2.1 实验材料

成熟坛紫菜贝壳苗种来自福建省金顺丰水产良种有限公司，其种源来自宁波洞头海区的栽培种。果孢子采集时间为2017年3月初，培养至9月1日其成熟度已达到放散要求。平均每组需要贝壳苗种2串(20个扇贝壳)，采用柏兰妮液溶壳后镜检其壳孢囊枝发育情况，以确保各实验组苗种成熟度、密度一致。

1.2.2 材料和仪器

白盆75个、盐度计2把、控光等4～5个、浮游生物计数框5块、计数器4个、气泵2个，注射器、移液枪、玻璃棒、吸管若干。

N117M生物显微镜4台、控温设施。

1.3 实验方法

1.3.1 预处理

2020年8月31日傍晚18：00，选取成熟度好、贝壳大小相近，单串挂有相同数量贝壳的坛紫菜贝壳丝状体苗种300串，悬挂于船舷置于海上进行自然流水刺激约10 h，9月1日凌晨4：00～5：00从海上取回。

1.3.2 条件准备

按照预先设计备好25个实验组，且每组3个平行实验所需的白盆中加入灭菌海水并用气泵持续曝气，坛紫菜贝壳苗需要完全浸泡在海水中。将在海区刺激过的坛紫菜贝壳苗随机分装于75个白盆中，单个白盆中放置3串(30片)贝壳苗种。5 h后将白盆中的海水搅动均匀，随后取样镜检。操作过程确保每组坛紫菜贝壳苗种放散时间相同，每个镜检样本不少于10 mL。

1.3.3 取样计数

在显微镜下用浮游生物计数框统计壳孢子放散量，观察壳孢子细胞形态。具体方法为用移液枪将壳孢子水搅动均匀后，取1 mL孢子水滴入浮游生物计数框中央方型凹槽中，适当搅动样品使其均匀填满凹槽，并计算100个格子内的壳孢子数量。

1.4 数据分析处理

采用SPSSAU分析处理实验数据，采用三因素方差分析方法比较各因素对壳孢子放散量的影响。采用方差分析，研究主影响因子对各实验组的影响程度。当P<0.05时认为影响显著，当P<0.01时认为影响极显著。

2 结果

2.1 三因素方差分析

利用三因素方差分析研究温度(℃)、盐度和光照强度(Lux)对壳孢子放散量的影响关系。从表2中可以看出温度对壳孢子放散量的影响呈现出显著性(F=8.584，P=0.002<0.05)，说明存在主效应。盐度对壳孢子放散量的影响没有呈现出显著性(F=1.073，P=0.412>0.05)，说明盐度并不会对放散量平均值产生影响。照度对壳孢子放散量的影响没有呈现出显著性(F=0.585，P=0.680>0.05)，也说明照度并不会对放散量平均值产生影响。结果显示，温度会对壳孢子放散产生显著影响，在正交试验中是一阶主效应，照度、盐度有交互作用，但影响不显著。

表2 三因素方差分析结果Tab.2 Results of three factor ANOVA

2.2 温度对放散量影响的方差分析

温度对坛紫菜壳孢子放散量影响方差分析结果见表3，利用单因素方差分析研究温度对壳孢子放散量的差异影响。结果显示：温度对放散量的影响呈现极显著水平(F=9.215，P=0.000<0.01)，壳孢子放散的最适温度为26℃，在32℃温度下则出现次高峰(图1)。实验结果表明，温度对坛紫菜壳孢子放散影响极显著，因此选择或控制适宜的温度对采苗效果至关重要，在控制其他环境因素相同的情况下，在26℃的环境温度下坛紫菜壳孢子放散量最大。

表3 温度和放散量方差分析结果Tab.3 Analysis of variance results of temperature and conchospore releasing

2.3 三因素之间的交互影响

由于温度、盐度和光照强度三个因素中，温度作为主效应存在，盐度、光照强度影响不显著，因此，对比温度和盐度、温度和光照强度的二阶交互作用更有意义。经比对，温度和盐度、温度和光照强度的二阶交互作用差异不显著(P>0.05)，当最适温度为26℃时，在盐度1.018～1.023、光照强度5 000～8 000 Lux下，坛紫菜壳孢子放散量最大。

2.4 壳孢子细胞形态

细胞观察显示，温度26℃实验组放散出的壳孢子细胞个体大，色素体饱满且颜色较深，呈规则的圆形；温度29℃实验组放散出的壳孢子细胞色素体出现一定程度的萎缩，颜色变淡；温度32℃实验组放散出的壳孢子极小，且细胞畸形，部分细胞可见质膜破裂，色素体溢出，细胞结构受到破坏(图2)。本实验结果表明，29℃以上的水温可能会对坛紫菜壳孢子细胞结构造成影响，32℃及以上的水温将对壳孢子细胞产生不可逆的损伤。

3 讨论

3.1 温度对壳孢子放散起关键作用

传统养殖技术认为，南方海区水温下降到28℃以下时，坛紫菜丝状体可以放散壳孢子，在生产过程中，通常以温度作为判断采苗时间的依据[8]。因此，温度在坛紫菜采壳孢子生产中起决定性作用。本文研究结果显示，温度对坛紫菜壳孢子的放散量影响显著，坛紫菜壳孢子放散的最优温度条件为26℃。许璞等[9]研究表明坛紫菜丝状体释放壳孢子的适温范围为25.0～27.5℃，与本文实验结果相符。本研究中，温度32℃实验组的壳孢子放散量出现了第二高峰，这可能是由于高温对贝壳丝状体的结构造成了破坏，壳孢子非正常放散，而放散出的壳孢子细胞结构已受到严重破坏，畸形、破损的壳孢子显然难以实现成功采苗。相比之下，26℃实验组放散的壳孢子细胞个体较大、色素体饱满且颜色较深，判断其能够更好地进行光合作用，显示出较为健康的生命体征，有利于后续的附着和萌发。因此，福建省闽东地区在白露前后、闽南地区在秋分前后，海水温度降低至26～28℃时进行壳孢子采苗生产，能够获得更好的采苗效果[4]，本实验结论与生产应用相符。

3.2 盐度(比重)、光照强度对壳孢子放散有影响但不显著

国内外有关海水盐度(比重)和光照强度对坛紫菜壳孢子放散影响的研究较少。传统的坛紫菜育苗、养殖技术指出，坛紫菜贝壳丝状体在盐度较高海区、正午时分壳孢子放散量达到高峰。

本实验研究表明，盐度对坛紫菜壳孢子放散量影响不显著，对温度因素的交互作用影响不显著，在26℃的适宜温度下，盐度1.018～1.023适合坛紫菜壳孢子放散，特别是1.020能够让放散量达到高峰。崔广法等[10]研究了海水比重对条斑紫菜丝状体放散壳孢子和壳孢子附着的影响，认为条斑紫菜丝状体正常放散壳孢子的海水比重范围在1.018～1.025之间，这与本文结论相符。福建省的坛紫菜主产区多位于滩涂或浅海，盐度较适宜坛紫菜壳孢子放散，因此在自然海区采壳孢子苗可不考虑盐度因素；而在室内采壳孢子苗生产过程中，应注意取水盐度，避免用河口区低盐海水或淡水进行采壳孢子苗，为实现良好的采苗效果创造有利条件。

曾呈奎等[11]在研究紫菜壳孢子的形成和放散条件及放散周期性时，发现了光照强度对紫菜壳孢子放散的影响也是显然存在的，因为有了光照条件，贝壳丝状体就能进行光合作用，细胞液的渗透压因糖含量的增加而增加，横壁因而存在破裂或融化的可能，从而有助于壳孢子的放散。本研究结果表明，在26℃的适宜温度下，光照强度5 000～8 000 Lux适宜坛紫菜壳孢子放散，特别是7 000～8 000 Lux的光照强度能够让放散量达到高峰，这与杨玲等[12]研究温度、光强和密度对条斑紫菜壳孢子放散的影响结果类似，即极强或极弱的光都会阻碍壳孢子放散。但在前人报道的光照强度对条斑紫菜、长紫菜壳孢子放散量的影响中，多认为57 μmol·(m2·s)-1(光源为白炽灯的情况下，约相当于4 500 Lux)是条斑紫菜、长紫菜壳孢子放散最适宜的光照强度条件，这与本实验结果不同，可能是由于不同紫菜的种间差异，坛紫菜的光合作用强度较强，较强的光照强度能够促进壳孢子放散。右田清治[13]的研究表明，在5 000～10 000 Lux的高照度下条斑紫菜的壳孢子附着最多，这与本实验结果接近。因此，在生产上，在自然海区采坛紫菜壳孢子应避免在正午日照最强的情况下进行，应在日出前将流水刺激后的坛紫菜贝壳苗置于养殖辅助船的采苗仓中，不断冲水刺激壳孢子放散，在放散量达到采苗要求后，将含有大量壳孢子的海水泼洒入挂好苗绳的海区；而室内采壳孢子苗应充分利用遮阳网、涂料或其他措施将光照强度控制在5 000～8 000 Lux范围内，有利于促进壳孢子放散。

4 结论

本实验结果表明，温度对坛紫菜壳孢子的放散产生一阶主效效应，且影响显著；盐度、光照强度的影响不显著。在适宜温度下，盐度、光照强度对壳孢子放散具有交互作用，适宜的盐度和光照强度则能够进一步促进壳孢子放散。坛紫菜壳孢子放散的最适温度为26℃、盐度1.018～1.023、光照强度5 000～8 000 Lux。因此在室内采壳孢子的环境因子处在可控条件下，建议采取相应措施将环境因子控制在上述范围。反之，水温处于29℃以上不适宜进行采苗生产。但1.018以下的低盐度、1.023以上高盐度、5 000 Lux以下光照强度或10 000 Lux光照强度均未对坛紫菜壳孢子放散量产生显著影响，因此盐度和光照强度不是影响壳孢子采苗生产的必要条件。