潮间带大型海藻鼠尾藻生殖分配对UV-B辐射增强的性别差异响应特征和生理机制研究

The ozone layer thinning has been one conspicuous issue at the context of global climate change. Consequently, increasing ultraviolet radiations, especially ultraviolet-B radiation, reach the surface of the earth. Enhanced UV-B radiation have been reported to have a significant range of biological and ecological effect on ecosystem. Sargassum thunbergii, inhabiting in the intertidal, is daily exposed to extreme changes in environmental conditions. In addition, it is a typical dioecism macroalgae. Hence, we chose Sargassum thunbergii as tested organism to study the effect of enhanced UV-B radiation on reproductive allocation of intertidal macroalgae. This study intends 1) to disclose the sex-specific response of reproductive allocation at the level of plant, generative shoots and receptacles, 2) to discover the changes of reproductive allocation between male and female with different population characteristics, 3) to survey the differences of reproductive allocation range from male and female plant under morphological characteristics when exposed to increasing radiation and 4) to figure out the physiological mechanisms underlying according to the species and content of hormone. Our goals are to provide the theoretical basis for life history strategy and adaptation together with developing a better standing about the key role of macroalgae in mitigating global climate change.

全球性的臭氧层的侵蚀和破坏日渐加重，臭氧层的减薄使得到达地面的紫外线，尤其是对生物具严重损伤作用的UV-B的辐射增强，从而产生明显的环境生态学效应。大型海藻是海洋生态系中对UV-B辐射增强最直接的响应者，其中鼠尾藻既是潮间带大型海藻群落的优势种，又是雌雄异株海藻的代表种。因此本项目以UV-B辐射增强为影响因子，选用鼠尾藻为材料，开展以下四方面的研究工作。1、鼠尾藻雌雄藻体三个层次的生殖分配对UV-B辐射增强的差异响应特征。2、不同种群特征下，鼠尾藻雌雄藻体生殖分配对UV-B辐射增强的差异响应特征。3、不同藻体形态特征下，鼠尾藻雌雄藻体生殖分配对UV-B辐射增强的差异响应特征。4、鼠尾藻雌雄藻体生殖分配对UV-B辐射增强差异响应的生理机制。为准确估计大型海藻在调节全球变化中的作用和揭示大型海藻生殖对策乃至生活史对策提供理论依据。

全球性的臭氧层的侵蚀和破坏仍在日渐加重，臭氧层的减薄使得到达地面的UV-B的辐射增强，从而产生明显的环境生态学效应。本项目首次在区分雌雄藻体情况下，从生殖分配的角度系统探讨了鼠尾藻雌雄藻体对UV-B辐射增强的性别差异性响应特征及机理。结果表明：1、UV-B辐射增强明显延缓了鼠尾藻藻体成熟，引起生殖分配显著下降。2、UV-B辐射增强使鼠尾藻生殖托发生数量最大值出现的时间明显延迟，并且发生数量显著降低，而对生殖托发育的大小、形态没有影响。3、鼠尾藻雌雄藻体的生长对UV-B辐射增强没有表现出性别差异性响应。4、鼠尾藻雌雄藻体的生殖分配对UV-B辐射增强表现出不一致的性别差异性响应特征，即在UV-B辐射增强胁迫下，雄性藻体比雌性藻体能够维持更高的生殖分配，其机制为：鼠尾藻雄性藻体能够维持更高的抗氧化活性，因而能够更有效地阻止活性氧的产生、积累以及由其引发的氧化伤害，因此能够维持较高的光合生理活性，最终表现为具有较高的生殖分配；雌性藻体的抗氧化活性急剧下降，打破了活性氧产生和清除间的平衡，造成藻体内活性氧的大量产生和积累，由此引发了藻体膜脂过氧化伤害的加剧和膜渗透性的增加，进而引发光合生理活性的下降，最终导致生殖分配的降低。本项目的实施为准确评估大型海藻在调节全球变化中的作用和揭示大型海藻生殖对策乃至生活史对策提供理论依据。