仙掌藻环境适应性及其在珊瑚礁生态修复中的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 韦章良 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 丁德文,龙丽娟 |
| 关键词 | 珊瑚礁生态系统，大型钙化海藻，海洋暖化，海洋酸化，生态修复 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 其他题名 | The environmental acclimation abilities of calcified Halimeda species and its application on ecological bioremediation at coral reefs |
| 英文摘要 | 珊瑚礁生态系统是一个拥有高生物多样性和高资源生产力的热带浅海生态系统，其稳定的物理结构可以为海岸线提供保护，并有助于维持较高的生物基因库，通过可移动食物网的生物支持，向系统外部输出有机物和浮游生物等。此外，珊瑚礁生态系统作为自然资源可以直接或间接地为人类的生产生活提供产品和服务。然而近几十年来，在全球气候变化和人类活动的双重压力影响下，世界范围内珊瑚礁生态系统总体处于退化状态之中。大型钙化海藻是珊瑚礁生态系统中重要的初级生产者之一，在珊瑚礁发育过程中发挥着不可或缺的作用，其高效的钙化作用和初级生产力有利于增加珊瑚礁地质结构的稳定性和生态系统的生物多样性。仙掌藻属（Halimeda）是一种广泛分布于热带珊瑚礁区的大型钙化海藻，是珊瑚礁生态系统的重要组成部分之一，也是许多热带珊瑚礁海域钙质沉积物的重要生产者之一；然而，海水表面温度升高、海洋酸化、富营养化和深度、浊度变化（光照）等环境因素的耦合作用通过影响其钙化作用和净光合作用等生物过程，导致包括仙掌藻在内的大型钙化海藻的生物量下降。鉴于国内外尚未对大型钙化海藻的环境适应性、人工繁育技术、移植固着方法及在退化珊瑚礁系统中的生态功能等关键科学问题和技术进行系统地研究，本文选用中国南海广泛分布的三种仙掌藻为研究对象，通过建立人工繁育和移植投放技术以期为退化珊瑚礁的有效管理和可持续发展、生态恢复过程中关键共性科学与技术路线提供科学资料，主要内容如下：（1）三种大型钙化海藻仙掌藻对海水温度变化的生理响应选取中国南海广泛分布的三种仙掌藻为研究对象，探讨其对海水温度变化的生理响应以确定仙掌藻生长的适宜温度，为今后移植投放提供依据和参考。经tufA序列分析可知，三种海藻分别为圆柱状仙掌藻（Halimeda cylindracea）、仙掌藻（Halimeda opuntia）和密岛仙掌藻（Halimeda micronesica）；通过设置不同温度梯度研究发现，三种仙掌藻在24–32℃条件下生长速率、钙化速率和光合作用均显著高于34–36℃实验组；高温胁迫下，三种仙掌藻组织内脯氨酸含量升高以增加其抗逆性。三种仙掌藻对温度变化的耐受性存在明显差异，其中圆柱状仙掌藻对高温耐受性最高，在24–32℃条件下生长率和钙化作用最高，仙掌藻次之，密岛仙掌藻最低；34℃条件下仅密岛仙掌藻没有明显生长；36℃时三种仙掌藻逐渐白化。（2）不同光照强度下三种仙掌藻对海洋酸化的生理响应在室内通过CO2加富和控制光照强度的方式，研究了海洋酸化和光照强度变化对仙掌藻（Halimeda）生理过程的影响，结果表明：海洋酸化对三种仙掌藻的生长、钙化作用和光合作用存在不同程度的抑制作用，且这种抑制作用随着酸化程度的加深而增加；光照强度的变化对仙掌藻的生长也有显著影响，在30–180 μmol photons m-2 s-1范围内，光照强度的增加一定程度上可以缓解酸化带来的负面效应；酸化胁迫对仙掌藻的组织造成一定程度的损伤，造成细胞内丙二醛含量升高；同时，组织内脯氨酸有大量累积，以缓解环境胁迫带来的危害，表现出一定的抗逆性和环境适应性；海水酸化条件下，藻体组织中TC和TN含量有显著增加，同时，光照强度的增加也有利于增加TC和TN含量。（3）三种仙掌藻的人工培育技术研究通过探究不同浓度条件下吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、赤霉素（GA）和6-苄氨基腺嘌呤（6-BA）四种植物激素对三种仙掌藻生长的影响，筛选出对仙掌藻（属）有促进作用的植物激素种类和适宜浓度，结果表明：四种植物激素均呈现低浓度下促进和高浓度下抑制的特征，且IAA和NAA促进作用显著于GA和6-BA；不同种类的激素对三种仙掌藻促生长浓度范围不同，其中，IAA浓度0.5–2.0 mg L-1、NAA浓度0.5–1.5 mg L-1、GA浓度0.5–3.0 mg L-1和6-BA浓度1.0–3.5 mg L-1；16S rDNA高通量测序表明，微生物多样性因藻种差异显著，表明不同种类的仙掌藻对微生物种类和功能有一定程度的影响；综上，通过添加适宜浓度的外源植物激素，可以有效提高仙掌藻（Halimeda）生长等生理特征，为今后的受损珊瑚礁生态修复和维持物种多样性提供参考。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18166]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（博士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韦章良. 仙掌藻环境适应性及其在珊瑚礁生态修复中的应用[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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