Tăng trưởng và Tích trữ Tài nguyên của Sargassum horneri Trôi (Fucales, Phaeophyta) Phản ứng với Nhiệt độ và Cung Cấp Nitơ

Journal of Ocean University of Qingdao - Tập 18 - Trang 1216-1226 - 2019
Jia Yu1,2, Jingyu Li1,2, Qiaohan Wang1,2, Yan Liu1,2, Qingli Gong1,2
1Laboratory of Phycology and Algae Aquaculture, College of Fisheries, Ocean University of China, Qingdao, China
2Key Laboratory of Mariculture of Ministry of Education, cean University of China, Qingdao, China

Tóm tắt

Sự gia tăng bất thường của tảo nâu trôi Sargassum horneri đã được ghi nhận lần đầu vào năm 2007. Chúng đã hình thành các bùng nổ ở ven biển Biển Đông Trung Quốc và Biển Vàng vào năm 2017. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều tra sự thay đổi của tỷ lệ tăng trưởng cụ thể và tích lũy tài nguyên của S. horneri trôi đối với nhiệt độ và độ phong phú của nitơ ở các giai đoạn tăng trưởng khác nhau dưới điều kiện phòng thí nghiệm. Cuộc điều tra kéo dài từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016 với các quan sát được thực hiện mỗi hai tháng. Kết quả cho thấy vòng đời của chúng gồm một vài giai đoạn tăng trưởng có thể phân chia theo các đặc điểm hình thái. Tăng trưởng có thể được chia thành giai đoạn rụng và tàn lụi (tháng 8), tăng trưởng nhanh (tháng 10 đến tháng 9), tăng trưởng chậm (tháng 2), tăng trưởng nhanh (tháng 4) và giai đoạn trưởng thành (tháng 6). Dưới điều kiện thí nghiệm, các đoạn tảo được phát hiện tăng trưởng ở nhiệt độ từ 5 đến 25 °C trong vòng 12 ngày ngay cả khi thiếu nitơ. Một sự khác biệt đáng kể ở tỷ lệ tăng trưởng đặc biệt (SGR) giữa các điều trị giàu nitơ và loại bỏ nitơ đã được ghi nhận ở hầu hết các tháng (P < 0.05). SGR thấp hơn vào tháng 8 và tháng 2 so với các tháng khác. Hàm lượng nitơ và chlorophyll trong các đoạn tảo khác nhau giữa các nhiệt độ, nguồn cung nitơ và các mùa. Hàm lượng nitơ cao hơn vào tháng 2 và tháng 4 so với các tháng khác trong cả hai điều trị giàu nitơ và loại bỏ nitơ. Kết quả cho thấy rằng nhu cầu của S. horneri về nitơ tăng lên vào mùa xuân khi chúng phát triển nhanh. Điều này có thể do nhiệt độ cao và nồng độ nitơ trong mùa đông và mùa xuân dẫn đến sự tích lũy sinh khối cao của S. horneri trôi.

Từ khóa

#Sargassum horneri #tảo nâu #tăng trưởng #nitơ #điều kiện phòng thí nghiệm

Tài liệu tham khảo

Chen, L. R., Zhang, S. Y., Chen, Y., Zhao, X., Zhou, X. J., and Chen, Y. Z., 2015. Life history and morphology of Sargassum horneri from the Sargassum seaweed bed of Gouqi Island. Journal of Fisheries of China, 9 (9): 1218–1229 (in Chinese with English abstract). Choi, H. G., Lee, K. H., Yoo, H. II, Kang, P. J., Kim, Y. S., and Nam, K. W., 2008. Physiological differences in the growth of Sargassum horneri between the germling and adult stages. Journal of Applied Phycology, 0 (0): 729–735. Cruz-Trejo, G. I., Ibarra-Obando, S. E., Aguilar-Rosas, L. E., Poumian-Tapia, M., and Solana-Arellano, E., 2015. Presence of Sargassum horneri at Todos Santos Bay, Baja California, Mexico: Its effects on the local macroalgae community. American Journal of Plant Sciences, 6 (6): 2693–2707. Dougherty, R. C, Strain, H. H, Svec, W. A., Uphaus, R. A., and Katz, J. J., 1970. The structure, properties, and distribution of chlorophyll c. Journal of the American Chemical Society, 2 (2): 2826–2833. Fang, Y., Lu, Z. B., Zhang, H. J., Li, F., and Xu, B. Q., 2012. Distribution and variation of nutrients in Rongcheng Bay. Chinese Journal of Transactions of Oceanology and Limnology, 3: 81–89 (in Chinese with English abstract). Gao, K., 1990. Seasonal variation of photo synthetic capacity in Sargassum horneri. Japanese Journal of Phycology, 38: 25–33. Gao, K., 1991. Comparative photosynthetic capacities of different parts of Sargassum horneri (Phaeophyta). Japanese Journal of Phycology, 39: 245–252. Han, T., Qi, Z., Huang, H, Liao, X., and Zhang, W., 2018. Nitrogen uptake and growth responses of seedlings of the brown seaweed Sargassum hemiphyllum under controlled culture conditions. Journal of Applied Phycology, 0 (0): 507–515. Hanisak, M. D., 1979. Nitrogen limitation of Codium fragile ssp. tomentosoides as determined by tissue analysis. Marine Biology, 0 (0): 333–337. Kaplanis, N. J., Harris, J. L., and Smith, J. E., 2016. Distribution patterns of the non-native seaweeds Sargassum horneri (Turner) C. Agardh and Undaria pinnatifida (Harvey) Suringar on the San Diego and Pacific coast of North America. Aquatic Invasions, 1 (1): 111–124. Kim, N, 2015. Effects of temperature, photon irradiance, and photoperiod on the growth of embryos of Sargassum horneri in laboratory culture. Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 8 (8): 76–81 (in Korean with English abstract). Komatsu, T., Ariyama, H, Nakahara, H, and Sakamoto, W., 1982. Spatial and temporal distributions of water temperature in a Sargassum forest. Journal of the Oceanographical Society of Japan, 8 (8): 63–72. Komatsu, T., Fukuda, M., Mikami, A., Mizuno, S., Kantachum-poo, A., Tanoue, H., and Kawamiya, M., 2014. Possible change in distribution of seaweed, Sargassum horneri, in northeast Asia under A2 scenario of global warming and consequent effect on some fish. Marine Pollution Bulletin, 5 (5): 317–324. Komatsu, T., Matsunaga, D., Mikami, A., Sagawa, T., Boisnier, E., Tatsukawa, K., and Sugimoto, T., 2008. Abundance of drifting seaweeds in eastern East China Sea. Journal of Applied Phycology, 0 (0): 801–809. Komatsu, T., Mikami, A., Ajisaka, T., Uwai, S., Aoki, M., Tana-ka, K., and Sugimoto, T., 2009. Ecological characteristics of drifting seaweed rafts composed of Sargassum species. Bulletin on Coastal Oceanography, 6 (6): 127–136. Komatsu, T., and Murakami, S., 1994. Influence of a Sargassum forest on the spatial distribution of water flow. Fisheries Oceanography, 3 (3): 256–266. Komatsu, T., Mizuno, S., Natheer, A., Kantachumpoo, A., Tanaka, K., Morimoto, A., and Ajisaka, T., 2014. Unusual distribution of floating seaweeds in the East China Sea in the early spring of 2012. Journal of Applied Phycology, 6 (6): 1169–1179. Lapointe, B. E., and Duke, C. S., 1984. Biochemical strategies for growth of Cracilaria tikvahiae (Rhodophyta) in relation to light intensity and nitrogen availability. Journal of Phycology, 20: 488–495. Li, H., Ding, G., Xin, M. L., Liu, W., Ma, Z. L., Li, D. P., and Guo, W., 2017. Effects of nitrogen and phosphorus concentrations and ratios on growth of Sargassum horneri seedlings. Chinese Journal of Oceanology and Limnology, 8 (8): 368–372 (in Chinese with English abstract). Lin, S. M., Huang, R., Ogawa, H., Liu, L. C, Wang, Y. C, and Chiou, Y., 2017. Assessment of germling ability of the introduced marine brown alga, Sargassum horneri, in northern Taiwan. Journal of Applied Phycology, 9 (9): 2641–2649. Marks, L., Reed, D., and Obaza, A., 2017. Assessment of control methods for the invasive seaweed Sargassum horneri in California, USA. Management of Biological Invasions, 8 (8): 205–213. Marks, L., Salinas-Ruiz, P., Reed, D., Holbrook, S., Culver, C., Engle, J., and Kaplanis, N., 2015. Range expansion of a non-native, invasive macroalga Sargassum horneri (Turner) C. Agardh, 1820 in the eastern Pacific. Biolnvasions Records, 4 (4): 243–248. McGlathery, K. J, Pedersen, M. F., and Borum, J., 1996. Changes in intracellular nitrogen pools and feedback controls on nitrogen uptake in Chaetomorpha linum (Chlorophyta). Journal of Phycology, 2 (2): 393–401. Mikami, A., Komatsu, T., Aoki, M., and Yokohama, Y., 2006. Seasonal changes in growth and photosynthesis-light curves of Sargassum horneri in Oura Bay on the Pacific coast of central Honshu, Japan. LaMer, 44: 109–118. Miki, O., Nagai, T., Marzuki, M., Okumura, C., Kosugi, C, and Kato, T., 2016. Effects of Fe fertilizer eluate on the growth of Sargassum horneri at the germling and immature stages. Journal of Applied Phycology, 28 (3): 1775–1782. Mki, O., Okumura, C, Marzuki, M., Tujimura, Y., Fujii, T., Kosugi, C, and Kato, T., 2017. Contrasting effects of blue and red LED irradiations on the growth of Sargassum horneri during the germling and immature stages. Journal of Applied Phycology, 9 (9): 1461–1469. Miki, O., Okumura, C., Tuji, K., and Takami, M., 2016. Effects of preservation period of fertilized eggs and high concentrations of nitrogen in nutrient sources on germling growth of Sargassum horneri. Journal of Applied Phycology, 8 (8): 2883–2890. Miller, K. A., Engle, J. M., Uwai, S., and Kawai, H., 2007. First report of the Asian seaweed Sargassum filicinum Harvey (Fucales) in California, USA. Biological Invasions, 9 (9): 609–613. Murakami, K, Yamaguchi, Y., Noda, K, Fujii, T., Shinohara, N., Ushirokawa, T., and Katayama, M., 2011. Seasonal variation in the chemical composition of a marine brown alga, Sargassum horneri (Turner) C. Agardh. Journal of Food Composition and Analysis, 4 (4): 231–236. Murphy, C, Hotchkiss, S., Worthington, J., and McKeown, S. R., 2014. The potential of seaweed as a source of drugs for use in cancer chemotherapy. Journal of Applied Phycology, 6 (6): 2211–2264. Nan, C. R., Wang, T. G., Zhang, P., and Zhang, L. N., 2014. Absorption characteristics of N and P by a macroalga, Sargassum horneri, in Nanji Islands. Journal of Shanghai Ocean University, 23 (5): 706–711 (in Chinese with English abstract). O'Brien, M. C, and Wheeler, P. A., 1987. Short term uptake of nutrients by Enteromorpha prolifera (Chlorophyceae). Journal of Phycology, 3 (3): 547–556. Ohno, M., 1984. Observation on the floating seaweeds of near-shore waters of southern Japan. Hydrobiologia, 116-117 (1): 408–412. Okuda, T., 1987. Monoecism and autumn-fruiting of Sargassum horneri. Japanese Journal of Phycology, 35: 221–225. Pang, S. J., Liu, F., Shan, T. F., Gao, S. Q., and Zhang, Z. H, 2009. Cultivation of the brown alga Sargassum horneri: Sexual reproduction and seedling production in tank culture under reduced solar irradiance in ambient temperature. Journal of Applied Phycology, 1 (1): 413–422. Qi, L., Hu, C. M., Wang, M. Q., Shang, S. L., and Wilson, C., 2017. Floating algae blooms in the East China Sea. Geophysical Research Letters, 4 (4): 11501–11509. Seely, G. R, Duncan, M. J., and Vidaver, W. E., 1972. Preparative and analytical extraction of pigment from brown algae with dimethyl sulfoxide. Marine Biology, 12: 184–188. Su, L., Shan, T., and Pang, S., 2018. Analyses of the genetic structure of Sargassum horneri in the Yellow Sea: Implications of the temporal and spatial relations among floating and benthic populations. Journal of Applied Phycology, 0 (0): 1417–1424. Sun, H. C, and Zhang, S. Y., 2007. The preliminary research of certain inorganic nutrient uptake kinetics of Sargassum horneri (Turn.) Ag. Journal of Shanghai Fisheries University, 6 (6): 574–579 (in Chinese with English abstract). Sun, J. Z., Chen, W. D., Zhuang, D. G., Zheng, H. Y., Lin, L., and Pang, S. J., 2008. In situ ecological studies of the subtidal brown alga Sargassum horneri at Nanji Island of China. South China Fisheries Science, 4 (4): 58–63. Sun, J. Z., Zhuang, D. G., Chen, W. D., Zheng, H. Y., Lin, L., and Pang, S. J., 2008. Studies on sexual reproduction and seedling production of the brown alga Sargassum horneri. Journal of South China Fisheries Science, 4 (4): 6–14 (in Chinese with English abstract). Sun, J. Z., Zhuang, D. G., Wang, T. G., Yang, J. B., Chen, W. D., and Pang, S. J., 2010. Primary study on enhancement technique of Sargassum horneri around Nanji Islands. Modern Fisheries Information, 5 (5): 23–27 (in Chinese with English abstract). Susanto, E., Fahmi, A. S., Abe, M., Hosokawa, M., and M-yashita, K, 2016. Lipids, fatty acids, and fucoxanthin content from temperate and tropical brown seaweeds. Aquatic Pro-cedia, 7: 66–75. Takaba, M., and Mzokami, A., 1982. Seasonal fluctuation of Sargassum communities and vertical distribution of Sargassa-ceae at Kuro-shima island in the western Akinada. Bulletin of the Hiroshima Fisheries Experimental Station (Japan), 12: 33–44. Terasaki, M., Kawagoe, C, Ito, A., Kumon, H, Narayan, B., Hosokawa, M., and Myashita, K, 2017. Spatial and seasonal variations in the biofunctional lipid substances (fucoxanthin and fucosterol) of the laboratory-grown edible Japanese seaweed (Sargassum horneri Turner) cultured in the open sea. Saudi Journal of Biological Sciences, 24 (7): 1475–1482. Terawaki, T., Yoshikawa, K, Yoshida, G., Uchimura, M., and Iseki, K, 2003. Ecology and restoration techniques for Sargassum beds in the Seto Inland Sea, Japan. Marine Pollution Bulletin, 47 (1-6): 198–201. Uchida, T., 1993. The life cycle of Sargassm horneri (Phaeo-phyta) in laboratory culture. Journal of Phycology, 29: 231–235. Uji, T., Nanaumi, D., Kawagoe, C, Saga, N., and Miyashita, K., 2016. Factors influencing the induction of adventitious bud and callus in the brown alga Sargassum horneri (Turner) C. Agardh. Journal of Applied Phycology, 8 (8): 2435–2443. Umezaki, I., 1984. Ecological studies of Sargassum horneri (Turner) C. Agardh in Obama Bay, Japan Sea. Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 0 (0): 1193–1200. Wen, Z. S., Liu, L. J., Ouyang, X. K., Qu, Y. L., Chen, Y., and Ding, G. F., 2014. Protective effect of polysaccharides from Sargassum horneri against oxidative stress in RAW264.7 cells. International Journal of Biological Macromolecules, 68: 98–106. Xie, X., Wang, G., Pan, G., Sun, J., and Li, J., 2014. Development of oogonia of Sargassum horneri (Fucales, Hetero-kontophyta) and concomitant variations in PSII photosynthetic activities., 3 (3): 10–14. Xu, M., Sakamoto, S., and Komatsu, T., 2016. Attachment strength of the subtidal seaweed Sargassum horneri (Turner) C. Agardh varies among development stages and depths. Journal of Applied Phycology, 8 (8): 3679–3687. Yang, A. Q., Shi, D. G., Chen, S. B., Zhang, P., Wang, T. G., and Guan, W. C, 2017. Short-term effects of temperature and light on N, P absorption of Sargassum horneri under high CO2 conditions. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 8 (8): 303–307 (in Chinese with English abstract). Yoon, J. T., Sun, S. M., and Chung, G., 2014. Sargassum bed restoration by transplantation of germlings grown under protective mesh cage. Journal of Applied Phycology, 6 (6): 505–509. Yoshida, G., Arima, S., and Terawaki, T., 1998. Growth and maturation of the “autumn-fruiting type” of Sargassum horneri (Fucales, Phaeophyta) and comparisons with the “spring-fruiting type”. Phycological Research, 6 (6): 183–189. Yoshida, G., Murase, N., Arai, S., and Terawaki, T., 2004. Eco-typic differentiation in maturation seasonality among Sargassum horneri (Fucales, Phaeophyta) populations in Hiroshima Bay, Seto Inland Sea, Japan. Phycologia, 3 (3): 703–710. Yoshida, G., Yoshikawa, K., and Terawaki, T., 2001. Growth and maturation of two populations of Sargassum horneri (Fucales, Phaeophyta) in Hiroshima Bay, the Seto Inland Sea. Fisheries Science, 7 (7): 1023–1029. Yoshida, T., 1963. Studies on the distribution and drift of the floating seaweeds. Bulletin of Japanese Regional Fisheries Research Laboratory, 23: 141–186. Zhang, P., Wang, T. G., Xie, Q. L., Zhang, H, Yan, X. H, and Chen, M. J., 2014. Effects of environment factors on growth of Sargassum horneri seedlings under indoor conditions. Journal of Shanghai Ocean University, 3 (3): 200–207 (in Chinese with English abstract).