硒在海洋浮游植物生化组分中的分布杨逸萍，李河典，胡明辉（厦门大学海洋学系）关键词硒，海洋浮游植物，生化组分前言硒为中等生物制约元素。海洋浮游植物对硒的富集系数高达103~104［1］.硒沿海洋食物链的传递［1~4］表明硒在生物体内可能被结合在细胞原生...国家自然科学基

李河典

杨逸萍

胡明辉

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第 卷 第 期一海 洋 学 报  、,,硒在海洋浮游植物生化组分中的分布杨逸萍 李河典 胡明辉厦门大学海洋学系关键词 硒 海洋浮游植物 生化组 分川 币硒为中等生物制约元素 海洋浮游植物对硒的富 集 系 数 高 达 一 。‘ 〔 ’ 〕硒 沿海洋食物链的传递〔’ 一 〕表 明硒在生物体内可能被结合在细胞原生组分中‘一 〕为了进一步探讨硒对海洋浮游植物营养作用的新陈代谢基础,深入研究硒 沿海洋食物链的传递现象,本文通过实验室培养试验,结合现场观测,比较全面地研究了硒在海洋浮游植物体主要生化组分中的分布,同时探讨 了介质 中硒浓度变化对上述分布的影响材料与方法藻类培养方法实验藻种 有 骨 条 藻 〔。   。 〕、钙质 角 毛 藻 、 、牟 氏角毛 藻。 和扁藻 !。。年 月中旬于厦 门湾鸡屿、篙屿和胡里 山炮台附近海域采集海洋浮 游植物夭然种群纯种培养按 配方配制藻类培养营养液 各种藻经接种 后,在 士’ 、光照度 。一 。和 一  ! 的 条件下培养 当藻类培养到指数生长期时,外 加 适 量,补充适量营养液,继续培养到指定时间混种培养将骨条藻、钙质角毛藻、牟氏角毛藻和扁藻按一定 比例混合 初始密度分 别 为 。”个,洲,洲 和 洲” ,培养条件见纯种培养藻休生化组分的萃取分离按 比 。等推荐的步骤“ 了 ,对藻休样品进行分离处理 将藻体样品匀 浆成次细胞级浆本文于 一 一 收到,修改稿于  !一 一 收到,国家自然科学基金资助项目,海洋学报 卷液,加入高氯酸冷处理,从溶解部分分离出多糖组分和可溶性化合物 包括可溶 性 碳 水 化合物、氨基酸和有机酸等 不溶部分 以碱提取,用酸水解法提取,溶剂萃取可得类脂,同时回收蛋白质 该法既可避免提取类脂时蛋白质中核昔酸损失到类脂溶剂中,也可提高类脂的提取率 为进一步检验其分离效果,笔者采用改进的 法〔 〕、蕙 酮 比色定糖法和邻苯二醛法〔 。 〕分别测定各分离组分 中残 留的自由氨基酸、糖和蛋 白质含量 表由表 可见,此法基本可分离各生化组分表 已分离生化组分杂质的检验检 验 项 目 可 溶性化合物 类 脂自由氨基酸 检出 未检出 未检出 未检 出糖含量 占总糖百分比 肠 未检 出蛋白质含量 占总蛋白质百分 比 肠 未检出 。 未检 出侧定方法海水和藻液中 含量的测定测定方法见文献 。三 在。 介质 中,先斤琉基棉 将 吸附,再用一消化解吸,在, 一 “介质中用悬汞电极差 示脉冲阴极溶出伏安法测定 将解吸液在  中加热,使 矶 还原为,然后按 测定法测定互。 二 。 〕 采 用美国 公司 出品 的 极谱分析仪 试剂均为优级纯 玻璃器皿使用前均在“中浸泡 过夜,再 用石英亚沸蒸馏水淋洗藻体及其各生化组分 中硒含量的 侧定藻体培养到指定时间,摇匀,取出一定体积, 。 件 滤膜过 滤, ”溶液洗涤 遍 将膜上藻体刮入预先称重的小烧杯中, ‘下烘 干,再称 重 取 藻体干重,加入。·, 日 。 ,电热板上缓慢加热至干 冷却 后加入,温热至溶解,冷却后定容,测定 含量 各生化组分经分离 后,称重,余步骤同上,并同时做空 白试验结果与讨论硒在天然种群海洋浮游植物主要生化组分 中的分布厦门湾 个站位天然种群海洋浮游植物体内主要生化组分中硒含量 及 各 站位 海 水中 ! ∀ 和艺Se浓度列于表2.由表2可见,水体中Se( W ) 与艺Se含量及藻体中平均硒含量和富集系数均接近于文献 [门的观测值.硒含量基本按下列顺序排列:蛋 白质 > R N A > 类脂 >多糖> 可溶性化合物 > D N A.尽管有的站位个别组分顺序有些不符,但硒一般主要集存于蛋自质 中,这与 以前的研究结果一致〔” “〕.期 杨逸萍等:硒在海洋浮游植物生化组分中的分布 145表 2 厦门近岸水体、燕体及其生化组分 中的硒含t.类 别 鸡 屿 高 屿 胡 里山炮台 平 均 值水体 0。0 9 8 0.1 0 0 0。0 9 9 0。0 9 90.0 2 5 0.0 1 6 0。0 1 8 0。0 1 9藻体 1。61.6 X 1 041。31.3 x 1 041。88X1 04.6X1 01八j.22刀5沼:401a467魂3,l4.8591700.3869"蛋白质类脂多糖艺S e ( “g / d m“)Se( 丁 ) ( 卜g / d m“)C人(X 1 0一 “)富集系数RC P ( x 10一 “)占总硒百分比 ( 肠 )C L ( x 10一 “)占总硒百分比 ( 肠 )C e ( x 10一 “)占总硒百分比 ( 肠 )占总硒百分比 ( 肠 )占总硒百分比 ( 肠 )占总硒 百分 比 ( 肠 )5.0 4.756 591.7 1.7110.438 。 80。3 57.74,01 87。9可溶性化合 物R N AD N A6 。 01 52.6 3.7 6.0 4。1.CA、CP,CL、和 C G分别为藻体、蛋 白质、类脂和多糖的含硒量;数据为两份平行 测定值的平均值,下同.表 3 硒在各种燕类生化组分中的分布 ( 培养7d 后 )藻 类 钙质角毛藻 牟氏角毛藻 骨 条藻 扁藻藻体蛋白质C A (x xo 一 6)Cp(x 1 0一 6)占总硒百分比 ( 肠 )C L (x 10 一 6)占总硒百分比 ( % )C G ( x 10一 6)占总硒百分比 ( % )占总硒百分比 ( % )占总硒百分比 ( 肠 )占总硒百分比 ( 肠 )2 。 62。22 6类脂 2。91.91.8262.19。5l。15。22 22 41 42。6 2.94。13 41 2l 8多糖 2。78。30。4 06CJ:‘qC舀OQn‘,二1 0 l 2 1 3可溶性化合物R N AD N A9 。 2 6 。 2J 3 2 67。63j2. 钙质角毛藻体内可溶性化合物及D N A 中硒含量因实验原 因来 测.2.22.2.1硒在不同燕类生化组分中的分布纯种培养结果将钙质角毛藻、牟氏角毛藻、骨条藻和扁藻的纯藻种分别在接近于天然海水Se( F )浓度的介质 ( 。.03 林g / d m3) 中培养至稳定生长期 (第7天 ).硒含量测定结果见 表3.显然,硒在各主要生化组分 中的分布因藻种而异.试验的4种藻类蛋 白质和R N A 含硒量都比较高,两者含硒量之和占总含硒量的 50 肠一 70 肠.与天然种群藻体内生化组分 中硒的分布顺 序 大致相同,但蛋白质含硒量没有“绝对领先”.由于试验藻种并非皆为该海区、该季节下的优势种,且实验室培养条件与天然海区的环境条件有较大差别,故纯种培养与天然种群的测定结果之间存在差异 尚可以理解.2.2.2 混种培养结果海洋学报 16 卷在接近天然海水Se( 万 ) 浓度 ( 。.03 件g / d m3) 介质 中混种培养4种藻类 ( 骨条藻,钙质角毛藻,牟氏角毛藻和扁藻 ) 至稳定生长期(第7天 ).培养期间隔天取样,仅分离出蛋白质、类脂和多糖3种生化组分 (表4 ).在培养期间,混种藻体总含硒量 CA基本不变,但明显地低表 4 混种堵养时浮游植物主要生化组分硒含t 变化培养 时间 ( d )藻 体 C A ( x lo一 6)1., 1.9 1.0 1.了蛋白质 CP( x lo一 “)4.3 5.2 5.4 5.6类 脂 CL( x io一 “)3.9 3.5 4.2 1.7多 糖 C e ( x lo一 “)0.3 5 0.3 7 0.3 2 0.2 4于纯种 藻体在相 同培养时间内的含硒量 ( 表 3 ).在相 同的培养时间内,各生化 组 分 的 含硒量均遵循以下顺序:蛋白质> 类脂 > 多糖,类似于纯种培养及天然种群.随着培养时间的增加,CP逐渐增大,亦表明蛋白质结合硒的能力逐渐增强 , 而CL和CG则有所 下 降,亦即类脂和多糖结合硒的能力逐渐减弱.看来由于混种培养时环境条件的变化,可能引起各藻类结合硒的能力和对硒的贮存方式的变化.混种培养的结果体现的是不同藻类在同一生长环境中的综合效应,而不是纯种培养的简单加和.所以混种培养蛋白质含硒量为 5.6 X I。一 6 , 明显高于纯种培养时各藻类 蛋白质含硒量的均值3.2 x l。一 “ , 说明混种培养可促进硒在蛋白质 中的贮存.2.3 介质 se ( W ) 浓度对硒在各生化组分中分布的影晌将牟 氏角毛藻在不 同初始Se( W )浓度下纯种培养72 h (表 5 ).显然,随着介 质Se( W )浓度的增大,蛋白质和R N A 中硒的百分含量逐渐增大,蛋 白质增长幅度最大.而 类 脂、多糖、可溶性化合物和D N A 等组分含硒髦均有所下 降.这表 明介质 Se ( W ) 浓度增 大 可增强蛋白质结合硒的能力.表 5 介质 se ( F )浓度对藻类生化组分硒的百分含t 的影响 ( 肠 )S e ( F )浓度生化组分 0.06“g / d m “ 5.0 卜g / d m“ 5 0 1‘g / d m“ 3 0 0卜g / d m“蛋白质 26 30 4一 5 9类脂 6.2 了. 1 5 . 5 d . 7多搪 5.1 3. 1 3 .0 3.3可溶性化合物 2 一 x l 1 1 5.1R N A 2 4 3 2 3 3 2 9Q N A13 1 一 9.0 理.3在不同初始Se( W ) 浓度(100 件g / d m3和。.0 3 卜g / d m3)下作混种培养,并观测各生化 组分硒含量随培养时间的变化趋势 ( 图 l ).图 la 表明低 se ( W ) 介质培养的混种藻体的 蛋白质硒含量最大,R N A 其次.随培养时间增加,蛋白质含硒量略有增大,而其他组分 则 略有下 降.在高 Se ( W ) 浓度介质中(图 lb ),蛋 白质 中硒的百分含量在培养的第 1 天便 占绝期 杨逸萍等:硒在海洋浮游植物生化组分中的分布 147(a)卜口能绷3氏如皿门曰日自习余冲如房训为|刻口曰日川们的40加2功帕5060八钊J任价O习余冲如房尸队一、;瓜助一。.1!!l吐06n乙.叉对优势 ( 达78 肠左右 ),而其余组分均约为10 肠以下.随培养时间增加,各组分 ( 尤其是蛋白质 )硒的百分含量基本保持不变.可见高Se( W ) 介质中,硒可绝对定向集存于蛋白质中.据文献〔11〕,硒可能在硫的生物合成过程中取代硫而被结合到多肤蛋白质中,而类脂中硒可能通过非生物合成途径,如 以双键形式结合到不饱和 烯 基 结 构 中〔“ ’.笔者的试验结果表明,硒的生物合成速率明显大于非生物合成,且前者受介质Se ( W )浓度的影响较大.当蛋 白质中硒含量增大到一定程度时,可能引起蛋白质变性,影响其正常的新陈代谢功能,进而影响藻类的生长繁殖.这可能是高浓度硒对藻类毒性的一种解释.本文实验用藻种由厦门大学生物 系海洋植物教研室提供,谨此致谢.琢面又万万刁类脂_户.… ‘.习司溶性化合物培养{1寸I[jl (d )〔二二二习 汉皿汉泛二D N A 多椎匡票丢丢胃 四忍至乙R N A 蛋 白质图 1 混种培养时藻类生化组分含硒量随时 间的变化a.Se ( W )浓度0.03卜g / d m“b.Se(W) 浓度x000卜g / d m“, 考文献46L iu D L , Y P Y a n g,MH Hua nd P J Ha r r 定so n.Se len !u m eo n ten t o f m a r 盆ne f o o d e h a 呈n o r g a -n 盆sm s fro m the e o a s t o f C h illa.Ma r.E ” v i r o n.Re s , 2 0 5 7,2 2,1 5 一~ 2 6 5Z h a 一19 G H,M H Hu,Y P Hu a n g,P J Ha r r 呈so n.S e le n {u m u P ta k e a ,l d a e e u m u l a t ! o n i n m a r ! n ep h v t o p la nk t on a nd tr a n sfe r of Set o t he elam Pud i tape sp h i l i p pn a r u m.Ma r.En vi r o n.Re s. ,1 9 9 0,3 0,1 7 9 ~1 9 0Wr e n eh J J,C 1 Me a s u r e s.Tem po r alv a riat io nind !s s olv eds ele n ! u m !n a e o a s tal s ystem.Nat-u r e,1 9 8 2,2 9 9,4 3 1~4 3 3Wi l l i m N B,5 B Art h u r,E B Ma r t in.U p take a nd tr a l sfe rSeInfo o dehain.Ar eh.En vir o r一C o n ta m.T ox le o l. ,1 0 5 6,1 5,5 1 3~5 1 7Bo t t ip o N R,C B Ku rte t al.Sele ; zi u me o ntainingam in o a e l ds a nd p ro t e i nsinma rin e al gal.P h y to e hem. ,1 , 8 4 , 2 3,2 4 4 5~2 4 5 2Ge n n! t y J M,B o t t in oN Reta!.T heb 益n d i n g o f s e le n iu m to t h e l ip 呈d s o f tw ou n !e e llu la r m a-海洋学报 16 卷r!ne algal. B ioehem . B iophv . R es. C om ., 1 0 5 4 , 1 1 8 , 1 7 6 ~ 飞5 27 Ma h e rWA.C h a r a e t e r i s t i e s o f s e Ie n i u m ! n m a r i n e a n i rn a ls.Ma r . P o l l.B u l l. ,1 9 5 5,1 6,3 5~3 45S h l b ko S,P Koiv 呈s to n e n e t a l.A m e th o d f o r s o q u e n t 1a l q u a n t 盆ta t iv e s a P a r a t io n a n d d e te rm l-n a t呈o n o f p r o t e in,R N A,D N A,I 艾p ld a n d g ly o o se f r o m a s ix一g le r a t l丈v e r h o m o g e n a te o r fr o m asu b e e llu la r f ra e t lo n.A l, a l y t.B 艺o e h e m. ,i 3 7 e,1 9,5 1 4~5 2 59 蔡成武.生 物物质 常用 化学 分析方法.北 京:科学出版社,1 9 8 210 杨逸萍,黄文惠,刘道礼.悬汞 电极溶出伏安法测定海水中洛解态Se( W ) 和 Se 仁砚 ).厦 门大学学报,1 9 8 了,2 6,9 6~1 0 21 1Wr e n eh J J.Sele l i i u m metabol ism l: 1 t hema r 盆l e p h y to p la n k to n Te tr a s e lm is te tr a t h e le a n dDu n a l le l la M ln u ta.Ma r . B io l.,1 9 7 5,4 9,2 3 1~2 3 6

硒在海洋浮游植物生化组分中的分布

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