滤食性贝类筏式养殖对浅海生态环境影响的基础研究

近年来，由于对海区不合理的开发，我国浅海贝类筏式养殖接连遭受重创，这亟需从理论上和实践中确定养殖容量和养殖模式。本文在我国北方典型养殖海湾四十里湾对筏式养殖的贝类开展了现场生理生态学研究，对贝类对浮游植物等悬浮颗粒物的处理过程即贝类对颗粒有机物及营养元素C、N、P的摄食、吸收、排泄、排粪和生长进行了剖析，分析了贝类在沿岸养殖生态系中的物质和营养循环中所扮演的角色，为海区贝类养殖容量和养殖模式的最终确定提供了基础数据。另外，本文还对海水、沉积物及生物体中磷的分析方法进行了大量的实验工作。主要结果如下：① 比较系统地评述了双壳贝类的生物沉积(biodeposition)的原理、测定方法及其生态效应。贝类通过生物沉积在沿岸生态系中的物质和营养循环中扮演着重要的角色。国际上已有不少研究专门报道了贝类在海区现场的生物沉积。而在我国，这方面的研究却罕见。② 综述了双壳贝类各种形态的 N 和 P 排泄及其生态效应。对于我国广泛养殖 的栉孔扇贝、海湾扇贝和牡蛎等双壳贝类的TDN、TP排泄尚未见报道。 ③ 在6～7月，在四十里湾的不同养殖海区(8个站位)对扇贝的生物沉积进行了现场测定。在整个四十里湾海区，一龄栉孔扇贝(壳高 41.1±4.1mm，软体干重 0.48±O.10 g/ind))每个每天所产生生物沉积物干重平均为59.9mg，对颗粒有机质(POM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)和颗粒有机磷(POP)的生物沉积速率范围及平均值分别为： 6.88、3.09、0.392 和 0.022mg/ind·d。还在一个站位测定了海湾扇贝(壳高 24.6±2.3mm；软体干重 O.14g/ind)的生物沉积速率为 24.3mg/ind·d，或179.2mg/g·d。不同站位一龄栉孔扇贝的生物沉积速率有较大变化，这主要与饵料浓度不同有关。二龄栉孔扇贝(壳高60.9±8.2mm；软体干重1.91±0.32 g/ind)的生物沉积速率平均为 112.7mg/ind·d，对POM、POC、PON和POP的沉积速率分别是一龄扇贝的1.85倍、1.68倍、1.77倍和2.33倍。养殖海区与非养殖海区比较，前者近海底沉积速率是后者的 1.51～3.47 倍。根据以上数据，作者计算了中等规格栉孔扇贝(用壳高 41.1±4.8mm 扇贝估算)在四十里湾在夏季每天的生物沉积量达 162 吨(干重)，或18.6tPOM、8.37tPOC、1.06tPON和60kgPP。在四十里湾的贝类筏式养殖海区，可以估计贝类每年因生物沉积的生产而循环427tN和98.OtP(包括20.0t OP的贡献)，它们能分别满足浮游藻类生产所需求N和P的17.0％和28.3％(其中OP贡献 6.9％)。可见，贝类在养殖生态系的物质和营养盐循环中扮演着重要的角色。高密度、大面积的贝类养殖使大量的生物沉积物聚集于海底，可能对海区环境产生冲击。作者分析，98年8月份烟台养殖区赤潮的发生很可能与海底生物沉积物营养盐的快速释放以及栉孔扇贝大面积死亡而使浮游藻类失去了摄食控制有关，而风平浪静和养殖笼对水流的阻挡也为赤潮的发生提供了有利条件。④ 采用半现场流水系统法测定了栉孔扇贝在不同养殖密度、不同养殖模式(扇贝单养、贝藻混养、贝藻参混养)中的生物沉积。实验时间尺度大，前后计80天。结果说明扇贝的生物沉积速率与其养殖密度呈反比关系。养殖密度的高低影响饵料浓度的变化(两者呈负相关的对数函数关系)，而饵料浓度的高低直接决定着扇贝的生物沉积速率的高低，两者呈正相关关系(生物沉积速率与POC和叶绿 a 分别呈对数和指数函数关系)。不仅生物沉积物的数量与养殖密度(或饵料浓度)有关，生物沉积物的质量同样与养殖密度(或饵料浓度)有关。栉孔扇贝的养殖使沉积物的有机质含量及C、N 和 P 含量降低，且密度越高，它们的含量越低。这反映了扇贝对环境的适应能力。在海带和扇贝的混养模式中，海带对扇贝生物沉积物的数量和质量不构成影响，当然这是在海带不影响浮游植物数量的前提下得出的结果。而实际上在自然海区两者可能是竞争关系。⑤ 对从海区取回到实验室的多种滤食性动物，包括经济双壳贝类(栉孔扇贝、海湾扇贝、长牡蛎、贻贝、菲律宾蛤仔等)和养殖中的污损动物(栖海鞘、玻璃海鞘、藤壶、玟斑稜蛤)的 N 和 P 排泄进行了测定，包括排泄成分和排泄速率。在N排泄中，NH_4-H 占主要部分，如笼式养殖的双壳贝类 NH_4-N 占总N排泄的70％以上，平均值范围为70.8～80.1％。氨基酸是第二大排泄成分，平均占总N排泄的10～25％。其它形态的N，如尿素、亚硝酸盐和硝酸盐也有检出，如双壳贝类尿素氮在总氮排泄中占 2～5％。但在双壳贝类中未检出尿酸氮。比较而言，海鞘、藤壶的尿素氮相对高一些。在P排泄中，OP约占TDP排泄的15～27％。栉孔扇贝TDP排泄速率为0.281μmol/h·ind。作者以实验室测定结果计算，在整个四十里湾的夏季，所养殖的双壳贝类每天将排泄4.54t总溶解氮，其中NH_4-N 3.36t、Amino-N 0.69t、Urea-N 0.2t。 同时每天磷的排泄为0.57t TDP，其中OP O.15t。对面积为1.3 * 10~4hm~2的海区而言，贝类的N、P排泄分别能满足浮游植物生产所需N、P的44％和40％。尽管Urea-N所占比例有限，但也能满足海区浮游植物所需 N 的 2％左右。以上说二月高密度的贝类养殖对海区生态系统营养盐循环的影响是很显著的。附着动物(柄海鞘等)的N、P 排泄也不容忽视，它们分别能满足浮游藻类生产所需 N、P 的 ll％和 12％。它们一方面通过排泄和排粪加速营养盐和物质的循环对浮游植物的生长产生刺激作用；另一方面，对藻类产生摄食控制，如果海区中滤食性动物太多，即使营养盐再丰富也难以使浮游植物大量繁殖，这无疑将影响滤食性动物的生长速率。⑥ 运用近年来发展起来的生物沉积法对四十里湾半现场流水系统中贝类的滤水率、吸收率、生长率、生态效率等生理生态学参数进行了测定。栉孔扇贝(收获时规格0.194～0.412g软体干重/ind)滤水率平均为3.65 1/ind·h。扇贝放养密度和饵料浓度没有显著关系。扇贝的总摄食率平均为3.98mg/ind·h，对POM、POC、PON的 摄食率范围为0.84～1.87、0.335～0.748、0.0515～O.1293mg/ind·h。扇贝的摄食率随放养密度的升高而降低，与POM呈正相关关系。扇贝的吸收速率受密度和饵料浓度的影响不明显。扇贝对N的吸收效率较C、P稍高，对总有机质的吸收效率为75.9±4.1％，如此高的吸收效率与低饵料浓度有关。扇贝氨基酸泄漏所损失的能量高于排氨的能量损失。代谢能与吸收能呈明显的正相关关系。SFG与饵料浓度呈正相关关系。总生长效率K1(* 100)变化较大，范围为20～49；净生长效率K，K_2(* 100)随POM的升高而升高。扇贝对N的总生态效率范围为6.2～12.8％(平均9.9％)，这高于对C(平均5.9％)和P(平均4.1％)的总生态效率。扇贝对POC、PON和PP的生长余力(SFG_C、SFG_N、SFG_P)平均分别为197、46.8和6.2μg/ind·h，它们分别与POC、PON和PP呈正比关系。扇贝对N的净生长率高于对C和P的净生长率。在N的预算中，如果仅考虑NH_4-N的排泄而忽视其它形态氮的排泄，将会产生很大偏差(平均约20％)。扇贝贝壳生长所需的能量在整个扇贝生长所需能量的9.0～15.1％(平均 11.2％)；贝壳C、N和P在扇贝生长中所占的比例分别为10.5～17.8％、9.4～16.1％和8.7～15.O％。可见，贝壳不管在能量预算还是在元素预算中都不应该被忽视。理论计算而得到的SFG和SFG_C、SFG_N、SFG_P与扇贝的实际生长和扇贝C、N、P的实际增长量之间呈正相关关系，但前者明显过高地估计了扇贝的生长。⑦ 运用生物沉积法在四十里湾养殖海区现场对栉孔扇贝的生理生态学特征进行了研究。不同海区扇贝的滤水率有变化，一龄扇贝(41.1±4.1mm，软体干重 0.48±O.10g/ind)滤水率变化范围为 0.72～2.54(平均 1.27)1/ind·h 或 1.65～5.97(平均 2.61)1/g·h。与半现场研究结果一致，滤水率与TPM没有明显关系，而摄食率却与TPM呈正相关关系。二龄扇贝(软体干重 1.91±0.32g/ind)滤水率为 2.09～3.99(平均 3.10)1/ind·h。吸收速率与POM(或TDM)呈正相关关系，与饵料质量(POM/TPM)无明显的相关关系。吸收效率AE_(POM)与TPM(或POM)没有相关关系，却与饵料质量呈明显 的正相关关系。扇贝对POC、PON和PP的吸收效率平均分别为68.9％、64.0％和63.6％。不同海区SFG差别很大。一龄扇贝SFG范围为-O.174～24.08 J/ind·h，SFG与饵料浓度POM呈正相关关系。SFG负值的出现主要与低饵料浓度有关。SFG_C、SFG_N、SFG_P分别与POC、PON和PP呈正相关关系。在N的生长余力计算中，如果仅考虑NH_4-N排泄，而不考虑其它形态N的排泄，就可能产生相当大的偏差，偏差范围为11～360％，这高于半现场的偏差值，显然SFG_N越低，产生的偏差就越大。这说明在饵料不足、扇贝生长受到限制的环境下进行N生长余力的计算时必须考虑其它形态N的排泄。⑧ 对四十里湾养殖海区一些双壳贝类和藻类的化学组成和有机净生产量进行了讨论。不同双壳贝类的软体有机碳含量差别不大，而N含量差异较大。栉孔扇贝N含量最高(占软体干重的12.36％)，而牡蛎、毛蚶软体N含量相对较低，为 8～9％。从双壳贝类贝壳的组成来看，贻贝和菲律宾蛤仔贝壳中N含量最高，分别为 0.55％ 和 0.56％；而栉孔扇贝贝壳N含量相对较低，在 O.1％左右。贻贝贝壳有机磷含量 (308ppm) 也明显高于栉孔扇贝贝壳(62.1 ppm)。不同海区海带的 C/N 比值较高，变化明显，范围为17.36～30.23。石莼与此相似。大型藻类高 C/N 比值说明海区营养元素N的不足。海带的不同部位N含量差别很大，中带部和边叶在不同海区有较大变化，即对环境的营养状况比较敏感。紫贻贝贝壳中C、H、N 和 P 的含量在整个贻贝中占有相对大的比例，分别为 30.4％、30.2％、31.8％和 29．6％。

长江口及其邻近海域鱼类浮游生物群落结构特征研究

本文根据1999年－2007年间7个航次的长江口及其邻近海域的鱼类浮游生物和环境因子的调查资料，探讨了三峡工程蓄水前后长江口鱼类浮游生物群落特征，主要包括长江口鱼类浮游生物的种类组成、数量变动、群落多样性、空间分布格局等，分析了三峡工程蓄水前后长江口鱼类浮游生物群落结构的动态变化，为评价三峡工程对河口生态环境及鱼类补充资源的影响提供科学依据，研究结果如下： 1．三峡工程蓄水前春季（1999年5月和2001年5月）共捕获11540个鱼类浮游生物隶属11目18科32种，其中凤鲚(Coilia mystus)、鳀(Engraulis japonicus)、六丝矛尾鰕虎鱼(Chaeturichthys hexanema)、白氏银汉鱼(Allanetta bleekeri)、松江鲈(Trachidermis fasciatus)为优势种；鱼类浮游生物群落可划分为三个类群：①以凤鲚为优势种的河口群组，②以松江鲈和白氏银汉鱼为优势种的沿岸群组，③以鳀和六丝矛尾鰕虎鱼为优势种的近海群组；盐度、深度、溶解氧和悬浮体是影响这一海域鱼类浮游生物分布的主要环境因子。 2．三峡工程蓄水后春季长江口的环境因子总体分布格局没有改变，部分环境因子表现出数量上的差异：溶解氧含量偏低，COD平均值下降，pH值显著上升，盐度升高，河道水域和口门附近悬浮体下降，长江口鱼类生物群聚栖息环境发生了变化。三峡工程蓄水后春季（2004年5月和2007年5月）共采获的25种鱼类浮游生物，总丰度(1 070个)仅为蓄水前(11 540)的10%，4种优势种白氏银汉鱼、凤鲚、松江鲈和鳀贡献了总丰度的94.57％；蓄水后影响长江口鱼类浮游生物格局的主要环境因子是盐度和悬浮体，蓄水后长江口鱼类浮游生物群聚类型(河口型、沿岸型和近海型)与蓄水前一致，但沿岸型空间分布区域明显减少，近海型分布区域向河口方向扩展。长江口环境因子中，盐度和悬浮体是蓄水前后鱼类浮游生物群聚变异的主要影响因素。 3．三峡工程蓄水前后春季四次调查共记录鱼类浮游生物39种，生态类型包括淡水、半咸水、沿岸和近海。春季长江口鱼类浮游生物优势种包括鯷、凤鲚、白氏银汉鱼、松江鲈和六丝矛尾鰕虎鱼，2004年和2007年鯷、凤鲚优势地位有所下降。长江口鱼类浮游生物群落结构年度间差异显著，以2004年长江口鱼类浮游生物群落结构与1999和2001年相异性最高，鯷和凤鲚种群数量变动对其群落变异的贡献率最大，群落相似性以2004和2007年最高，达71.17%。与蓄水前相比，三峡水库蓄水后的长江口鱼类浮游生物群落多样性显著下降。1999—2007年间，长江口发生了一系列环境环境条件变化，直接或间接的环境干扰带来了长江口鱼类生物群落结构变异。 4．2007年四个航次（春、夏、秋、冬）共捕获鱼类浮游生物6,463个, 隶属12目28科45种, 以鳀科丰度最高, 占总丰度的76.5%。长江口鱼类浮游生物包括4种生态类型: 淡水型(2种), 半咸水型(14种), 沿岸型(10种)和近海型(16种)。其中, 近海型物种个体数量最多, 占2007年长江口鱼类浮游生物总丰度的74.55%。鳀在4个季节均有出现, 对长江口鱼类浮游生物丰度贡献最大。鱼类浮游生物在物种组成上存在明显的季节变化: 白氏银汉鱼在春季占绝对优势, 鳀是夏季优势度最高的种类, 秋季除鳀外, 前颌间银鱼(Hemisalanx prognathus)成为优势种; 鱼类浮游生物丰度高度集中在优势种上, 各季节优势种对总丰度贡献超过89%。群落物种数量、丰度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数, 在夏季最高, 春季和秋季次之, 冬季最低。2007年长江口鱼类浮游生物的群落格局在空间上分为三个不同的群组：河口、沿岸、外海，并且这种分布随长江冲淡水的季节变化而变化。盐度是影响决定长江口鱼类浮游生物群落空间分布的最重要因子，而温度则是影响其季节性结构变化的主要因子。此外，生殖洄游和索饵洄游也是影响鱼类浮游生物群落结构时间变化的重要因子。

海带对多环芳烃的吸收及代谢研究

多环芳烃是环境中一种普遍存在的有机污染物。目前国内水体已受到了多环芳烃的严重污染，因而研究开发治理有机污染物的有效方法对于沿海生态系统的恢复具有重要意义。但现在对水体尤其是海洋环境中的多环芳烃植物修复仍知之甚少。 本课题在实验室中研究了海带对两种多环芳烃（菲和芘）不同浓度下的吸收及降解，并对代谢过程进行了初步探索。海带对多环芳烃的吸收及代谢与多环芳烃的初始浓度及种类有关。 多环芳烃浓度较低（<0.2mg/l）时，海带对多环芳烃具有很强的吸收及代谢能力。0.1mg/l多环芳烃中，加入海带后对菲和芘的去除效率分别为：99.88-99.89%和94-96.5%；而不加海带的对照液中菲和芘的去除效率分别为46.9%和44.7%。有约51.34%的菲、45.7%的芘被海带完全去除，证实了海带对多环芳烃的代谢。检测到了海带对芘的代谢产物二氢二醇芘，说明海带对多环芳烃的代谢过程为双加氧酶催化；且有少量二氢二醇芘的配合物生成，但结合物结构尚不确定。 高浓度的多环芳烃对海带具有极大危害，强烈抑制了海带生长，破坏了其色素体。海带体内的叶绿素-a及类胡萝卜素含量随时间、多环芳烃浓度而下降；过氧化物酶（POD）及超氧化物歧化酶（SOD）受激后活性升高，能对植物的生长起到一定的保护作用； POD能参与到藻体对多环芳烃的第一步氧化过程。 总之，海带能在一定浓度范围内（低于0.2mg/l）吸收、降解多环芳烃，能用来对多环芳烃污染海域进行植物修复。研究也表明高浓度的多环芳烃对海带的生长有强烈抑制作用。将来还应对海带对多环芳烃的具体代谢路径，以及代谢产物的生态影响进行进一步的研究。

中华卤虫滞育卵发育和重金属刺激相关蛋白质组学研究

卤虫(Artemia)是一种广温、耐高盐的小型甲壳动物，广泛分布于内陆盐湖和沿海盐田中。卤虫的无节幼体作为重要的蛋白优质饵料，被广泛的应用于水产养殖生产。卤虫具有特殊的生物学特性，是研究甲壳动物胚胎发育的良好的实验材料，同时也是一种研究动物抗逆机制的模式动物。卤虫有卵生和卵胎生两种繁殖后代的方式，当环境条件适宜时，卤虫倾向于采取卵胎生方式，即直接产生无节幼体；而在恶劣的环境条件下，卵生方式占主要地位，产生处于滞育状态的、具有复杂外壳的休眠卵。卤虫的滞育卵具有独特的生物学特性和特殊的生理生化特点。其发育停滞，细胞分裂停止，酶活力下降，代谢活动受到抑制并可耐受各种极端恶劣环境，如缺氧、低温、紫外线、干燥等。即使在最适的环境中滞育卵的孵化率也很低，只有受到某些特定的非生物信号的刺激才自能终止这种滞育状态，恢复生理代谢；当环境条件适宜时，能够继续发育孵化成无节幼体。因此，卤虫的滞育卵在卤虫的整个生活史中占有重要的地位。另一方面，卤虫是极端环境生物，能够抵抗各种恶劣环境胁迫刺激，因此是研究抗逆机理的良好的实验动物。 本论文利用蛋白质组学技术，研究了卤虫滞育卵及滞育卵发育过程中的蛋白质组表达情况，并研究了卤虫幼体在重金属刺激后蛋白表达的变化情况。得到如下结果： 建立了中华卤虫滞育卵可溶性总蛋白的双向凝胶电泳对照图谱。在pH 4–7、分子量10-100 kDa范围内，检测到约 233个蛋白点，并利用高效液相色谱-质谱联用（LC-ESI-MS/MS）技术鉴定了其中的48个丰度较大及感兴趣的蛋白点，根据这些蛋白的生物学功能进行分类，功能类别包括细胞防御蛋白、抗氧化蛋白、细胞骨架蛋白、代谢相关蛋白等。在卤虫滞育卵中共分离鉴定到6个分子量和等电点存在差异的小热休克蛋白p26的异构体，生物信息学分析表明该蛋白有三种不同的功能位点，分别是蛋白激酶C磷酸化位点，Casein 激酶II磷酸化位点及 N-myristoylation 位点。 采用低温脱水的方法对滞育卵进行激活刺激，并对活化卵和滞育卵蛋白表达图谱进行了对比分析。结果表明对卤虫滞育卵的激活刺激引起了其蛋白表达的明显变化。活化卵图谱中蛋白点总数比滞育卵中明显增多，特别是在pI<5.5范围内。约70个蛋白点在激活刺激后上调表达，包括部分只在激活卵中表达的蛋白；25个下调表达，包括部分只在滞育卵中表达的蛋白；其余约60％（占滞育卵蛋白点数目百分比）的蛋白点表达量基本恒定。热休克蛋白家族、抗氧化蛋白家族成员等蛋白变化明显，小热休克蛋白p26、小热休克蛋白ArHsp21蛋白以及过氧化物还原酶异构体在激活卵中特异表达。 活化卵孵化过程中不同发育时期的蛋白表达又呈现出不同的特点，分别在孵化后6h、12h、18h和24h的蛋白质组学图谱上检测到267、285、195和210个蛋白点。孵化后6h和12h休眠卵蛋白表达个数相对较多，与胚胎发育过程中的器官发生和剧烈的形态变化相适应；孵化后18h和24h休眠卵蛋白表达明显下降，部分蛋白的表达关闭，部分蛋白开始富集表达。 利用双向凝胶电泳技术分析了中华卤虫幼体受到急性硫酸铜刺激后的蛋白表达变化情况。通过图谱对比分析，检测到了5mM硫酸铜刺激24h后，卤虫幼体中14个差异表达的蛋白点。利用LC-ESI-MS/MS技术鉴定了其中的7个蛋白，其中3个蛋白上调表达，分别是热休克蛋白70（7.5倍）, 肌动蛋白（2.3倍）和伴侣分子亚基1（3.0倍）。3个蛋白下调表达，分别是：精氨酸激酶（2.8倍）, 延伸因子2 (2.0倍） 和富含甘氨酸蛋白(2.0倍）。硫酸铜刺激后特异表达的一个蛋白被鉴定为过氧化物还原酶(Peroxiredoxin，Prx)。根据质谱检测提供的蛋白肽段信息和其他生物过氧化物还原酶保守氨基酸序列设计简并引物，结合RACE技术，从中华卤虫幼体中克隆到了过氧化物还原酶基因，该基因的cDNA全长为756个碱基，其中开放阅读框为594个碱基，编码198个氨基酸，其蛋白理论分子量为22.0 kDa，理论等电点为6.98。多序列比对结果显示中华卤虫Prx基因的推导氨基酸序列与美国卤虫和中国对虾的同源性高达98%和94%。实时荧光定量PCR结果显示，硫酸铜刺激后，该基因在卤虫无节幼体中的转录水平明显升高，在24h达到正常水平的3.0倍。

注射用低分子量褐藻多糖硫酸酯的制备及理化性质研究

褐藻多糖硫酸酯（Fucoidan Polysaccharide of Sulfated, FPS）是褐藻细胞间的一类硫酸化多糖，组成复杂，在不同褐藻中变化很大，典型的结构是岩藻多糖硫酸酯，也有由甘露糖、半乳糖、糖醛酸、木糖、葡萄糖、褐藻糖等多种单糖组成的结构复杂的杂多糖。研究发现FPS具有抗凝血、降血脂、抗肿瘤和抗HIV的作用，成为当今天然药物主攻的重点之一。由中国科学院海洋研究所所主持研究的海洋新药——褐藻多糖硫酸酯，用于临床治疗肾病综合症和中、早期肾衰具有很好的疗效。本论文研究的注射用褐藻多糖硫酸酯是用过氧化氢-抗坏血酸（1：1）体系降解所得的低分子量FPS，并用琼脂糖凝胶（DEAE）色谱柱进行分级制得，在治疗肾脏疾病方面，具有意想不到的良好效果。 本论文模拟植物生长发育过程中的氧化还原反应，分别用抗坏血酸-过氧化氢和Fe2+-过氧化氢-抗坏血酸两种体系降解FPS。各降解试剂的比例和浓度是影响降解效果的主要因素。分别用抗坏血酸-过氧化氢体系和Fe2+-过氧化氢-抗坏血酸体系降解所得样品的硫酸根、褐藻糖和糖醛酸含量与原料多糖无明显差别，红外光谱与原料多糖一致，表明多糖在降解过程中化学组成和结构并未发生改变。而所得样品多分散指数在1.49-1.77之间，表明用此法能获得分子量分布范围较窄的低分子量多糖。 本论文建立了柱前衍生化高效液相色谱法分析褐藻多糖硫酸酯中的单糖组成，将多糖样品用2 mol•L-1三氟乙酸降解成单糖后，以核糖为内标，用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（PMP）进行柱前衍生化，优化分析条件，采用反相高效液相色谱，245nm紫外检测和使用梯度洗脱，分离测定各单糖。方法学验证实验，在浓度0.10 mmol•L-1～2.0 mmol•L-1各单糖衍生物都有良好的线性关系（r2≥0.999）；除葡萄糖醛酸外，各单糖衍生物都有很好的重现性和稳定性；甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、褐藻糖平均加样回收率分别为86.2%，95.1%，62.5%，102.0%，94.8%，66.6%，105.1%。此法可以用于FPS中褐藻糖、半乳糖、葡萄糖主要单糖进行含量测定。 本论文对注射用褐藻多糖硫酸酯的理化性质进行研究，包括性状、鉴别、检查和含量测定,同时做了原料药的强制降解实验，为原料药质量标准的制定和制 剂研究提供了依据。

结核分枝杆菌基因组学及特异检测技术研究

结核分枝杆菌(M.tuberculosis)，俗称结核杆菌，是引起结核病的病原菌。可侵犯全身各器官，但以肺结核为最多见。结核病至今仍为重要的传染病。估计世界人口中1/3感染结核分枝杆菌。据WHO报道，每年约有800万新病例发生，至少有300万人死于该病。我国建国前死亡率达200-300人/10万，居各种疾病死亡原因之首，建国后，随着人民生活水平提高，卫生状态改善，特别是开展了群防群治，儿童普遍接种卡介苗，结核病的发病率和死亡率大为降低。由于耐药结核的出现已及HIV共感染等因素影响，目前发病率又有上升趋势。对于结核病的防治而言，其首要问题是结核病的诊断，而结核病的实验室检查已成为临床医生诊断结核病、判断疗效和评估预后不可缺少的手段。结核病的临床诊断主要根据病史、痰培养、涂片抗酸染色、胸片等结果，其中痰结核检查是诊断肺结核的重要依据之一，检测方法常规采用细菌学检查。痰中细菌学检查主要采用痰涂片和培养方法，涂片虽简单易行，但阳性率低，培养虽为金标准，但周期太长，均难以满足临床需要。细菌对部分患者可造成误诊或漏诊。近年来随着现代科学技术的不断进展，分子生物学技术在结核病诊断方面取得了显著的成绩，实时动态荧光定量(FQ—PCR)技术又是在原有的PCR技术上一次质的飞跃。 尽管许多文献已经报道了结核耐药的分子机理，但耐药的分子机理并没有充分了解。本研究利用全基因组鸟枪法测序和高通量测序技术，测定了两株结核分枝杆菌菌株TFJA和TFJB全基因组序列，分别为药物敏感株和耐多药株。在序列初步拼接后，获得了由189个DNA contigs（DNA序列连接群）组成的基因组框架图。借助10kb左右插入片段克隆的正反向末端序列信息以及PCR扩增技术，确定了全部DNA contigs在基因组上的物理位置，最后补上了所有“间隙(gap)” ，得到了全基因组序列。三种限制性酶切物理图谱证明了序列拼接的正确性。两株结核菌基因组大小为4.4Mbp左右，GC含量都在65.6%左右，其中TFJB株比TFJA株大7kbp，分别具有3591、3648个基因，83.7%的基因位于先导链上。我们比较了两株细菌的949SNPs位点，发现94个在TFJB中不同nsSNPs，这些SNPs位点的碱基在其它的结核分枝杆菌基因组中是相同的。我们去掉了那些代谢途径与毒力代谢无关的基因，最后选择了6个基因的18个SNP，检测这些SNP在277株耐药或者药物敏感结核分枝杆菌中的保守性以及其耐药相关性。用PCR扩增含有SNP的序列，用统计学检验这些SNP是否耐药相关，结果发现，TFJB0109_CDS04405基因的407位点SNP（g->a）和TFJB0109_CDS00149基因上的SNP（720a->c，722插入t，727t->g，729g->t，以及735g->t）可能与SM耐药相关，其P-value分别是0.04128、0.02160和0.01394（见表3）。 结核是一种慢性传染病，其病原体为TB。在全基因组序列分析研究的同时，我们筛选到一套灵敏度较高、特异性较好的REAL TIME-PCR检测引物，并用它对105份不同发病时间的病人标本进行了检测。初步结果表明，应用本方法，样本检出率为98%，这一结果比涂片及分离培养更灵敏。

凡纳滨对虾分子标记筛选、连锁图谱构建和QTL定位

利用AFLP和微卫星标记，以凡纳滨对虾F1全同胞家系为作图群体，构建了凡纳滨对虾的雌性和雄性遗传连锁图谱并对生长相关性状体长和体重进行了QTL分析。利用经过筛选的108对AFLP引物组合，对亲本和94个子代个体进行了分离分析。共得到2041个多态AFLP标记（1:1分离）。平均每个引物组合产生20个多态片段。有826个AFLP标记偏离孟德尔遗传（40.5%, P<0.05）。所筛选的100个微卫星标记中有30个在家系中有作图信息，分别有24个和20个位点可以用于母本和父本的作图。对父母本β-1，3-葡聚糖结合蛋白(BGBP)，脂多糖和葡聚糖结合蛋白(LGBP)和蜕皮抑制激素（MIH）等基因片段进行序列分析得到一些可用于构建连锁图谱的SNP标记。 对所有的分离标记进行了连锁分析，分别绘制了凡纳滨对虾的雌性和雄性连锁图谱。雌性连锁图谱的框架图有319个遗传标记组成，分布于45个连锁群，其中AFLP标记300个，微卫星位点18个，性别标记一个，连锁群长度从29.5cM到260.0cM, 每个连锁群含4－16个标记。图谱长度为4134.4 cM, 各连锁群平均图距在7.6到25.9 cM之间，总平均图距为15.1 cM。有267个标记（含14个微卫星）整合到雄性框架图上。 雄性框架图也含45个连锁群，长度从14.2cM到161.1cM, 图谱长度为3220.9 cM, 各连锁群平均图距在4.1到25.5 cM之间，总平均图距为14.5 cM。 作图群体所有个体的性别均作为标记整合到雌雄分离信息中，在94个F1个体中，54个为雌虾，40个是雄虾。在雌性图谱第29连连锁群上，性别与三个微卫星标记紧密连锁（v1f148, v145f120, v95f166）, 图距分别为6.6, 8.6 和8.6cM, 相应LOD值分别为17.8 14.3 和 16.4。 与雌性图相对应的是，雄性图谱未发现任何与性别连锁的标记。推测凡纳滨对虾的性别决定机制可能是ZW型，其中雌性为异配性别。 体长和体重均显示出连续变异的特点，显示这些与生长相关的性状都是典型的数量性状或多基因遗传。体重和体长符合正态分布且两性状之间存在着显著的相关性（P<0.001），Pearson 相关系数为0.95。在凡纳滨对虾雌性图谱和雄性图谱上，共定位了6个与体长和体重等生长性状相关的QTL，可解释的表型变异从15.1％到21.3％。共检测到3个与体长相关的QTL，包括两个正向效应的QTL和一个负向的QTL，分别定位到雌性的第6连锁群和雄性的第4和11 连锁群上。体重也检测到3个QTL，其中一个QTL加性效应是正向的，分别位于雌性的第6和7连锁群及雄性的第11连锁群上。QTL主要集中在雌性图谱的Fc6和Fc7及雄性图的Mc4和Mc11上。体长和体重的QTL定位结果中各有两个是十分相似的，其相邻的标记位点完全一样，只是相应的LOD值略有差异，还各存在两性状特异的一个QTL。大多QTL与相邻标记之间的距离只有0.1cM(仅Wfc7的距离较大)，为进一步的精细定位奠定了基础。 分子标记筛选、遗传图谱的构建及生长相关性状的QTL定位为我们下一步从事分子标记辅助选择育种,QTL精细定位和比较基因作图打下基础，并最终推动凡纳滨对虾的遗传改良。

条斑紫菜孢子体与配子体PSII的特性以及单颗粒分析

选择条斑紫菜（Porphyra yezoensis）两个不同发育阶段（孢子体和配子体）作为研究对象，分别从孢子体与配子体的类囊体膜上分离到具有高放氧活性的PSII复合物。配子体PSII复合物的放氧活性为2269.77±152.94 μmolO2/chl(mg).h，孢子体PSII复合物的放氧活性为2256.33±141.81 μmolO2/chl(mg).h。对分离到的PSII复合物的稳定性和放氧活性进行了研究，结果表明：孢子体和配子体的PSII复合物，在4℃条件下保存比-80℃下放氧活性高，稳定性高。配子体跟孢子体比较，在-80℃保存条件下第六天就已经没有放氧活性，而此时-80℃下孢子体PSII复合物仍然具有放氧活性。同时对4℃下保存的PSII复合物进行分子筛柱层析，室温吸收光谱测定以及放氧活性测定，发现随着放氧活性逐渐降低的同时，蛋白大分子有聚合现象。室温吸收光谱表明经过长期的保存，吸收峰向短波长方向偏移，同时叶绿素易降解成为脱镁叶绿素。分别测定了配子体与孢子体PSII复合物的SDS-PAGE电泳蛋白条带的氨基酸序列，配子体PSII复合物经过SDS-PAGE电泳后的蛋白条带，经过质谱测定，鉴定出CP-47、D2、D1蛋白。孢子体PSII复合物，经过SDS-PAGE电泳后的蛋白条带，经过质谱分析鉴定出CP-47、CP-43、D2、D1蛋白。CP-47， CP-43蛋为PSII反应中心叶绿素P680的脱辅基蛋白，D1 与D2蛋白为PSII的反应中心蛋白。对纯化的PSII复合物，并首次采用单颗粒技术分析比较其形态结构，电镜观察证实纯化的PSII复合物为二聚体，颗粒大小约为13nm×7.8nm，经过计算总分子量约为500kDa，但是孢子体与配子体的PSII复合物在形态上有轻微差别，配子PSII复合物要略宽于孢子体复合物，孢子体PSII复合物周边棱角形较配子体明显。

两种海藻提取物的化学成分和生物活性的研究及其应用

本论文的研究工作由两部分组成，第一部分研究了海带（Laminaria japonica）水提取物中的活性物质，并研究了提取物对蔬菜促生长的影响及其作用机制。第二部分对三列凹顶藻(Laurencia tristicha)乙醇提取物的乙酸乙酯相进行了活性筛选和化学成分研究，并对其中分离得到的单体化合物进行了生物活性筛选。 第一部分主要以中国人工养殖的海带为原料，使用与海藻多糖生产相结合的提取技术并浓缩其中的有效成分。对浓缩提取物进行了蔬菜的农田效果实验，并对作物抗旱性能的增加、作物硝酸盐积累的减少、作物品质的改善、以及作物抵抗病毒病的能力等影响进行了作用机制方面的研究。海藻浓缩提取物进行的农田效果实验表明：作物抗旱型相对含水量RWC值在92%~94%之间；病毒病的防治效果最高可达到91%；作物的品质有明显的改善，最重要的是首次发现海藻提取物有降低蔬菜中硝酸盐的含量（硝酸盐的含量是与有机蔬菜区别的重要指标之一）的作用。该部分研究工作的创新性主要体现在：（1）首次在国内外提出和采用与海藻多糖生产相结合的提取技术。该技术的应用不但减少了提取成本，使工业化生产成为可能,更重要的是使我国的海藻工业生产可能实现高值化和开辟综合利用的新途径。（2）首次发现海藻中的小分子海藻多糖具有和细胞激动素、甜菜碱、植物生长素等活性物质同样的生物活性。 第二部分的研究是在查阅了大量的近20年来国内外有关红藻凹顶藻中化学成分研究的相关文献的基础上，对凹顶藻中的次生代谢产物进行了综述。该论文主要是通过对红藻三列凹顶藻的95%乙醇提取物的乙酸乙酯相进行化学成分分析和生物活性筛选以期能够发现具有药用前景的活性先导化合物。 为了寻找具有生物活性的化合物，我们对采自我国南海硇洲岛海域的红藻三列凹顶藻的95%乙醇提取物的乙酸乙酯相进行了活性筛选。采用MTT法对其在KB细胞株、Bel-7402细胞株、PC-3M细胞株、MCF-7细胞株、Ketr-3细胞株模型上进行了细胞毒活性测试；采用酶模型对其进行了Na+,K+-ATPase的抑制活性测试；采用MTT法对其在犬主动脉血管模型上进行了血管平滑肌细胞增殖抑制活性测试；结果表明，三列凹顶藻的95%乙醇提取物的乙酸乙酯相对Na+,K+-ATPase和犬血管平滑肌细胞增殖具有一定的抑制活性。 利用正相和反相色谱、Sephadex LH-20色谱以及反相HPLC等手段进行分离纯化，从我国南海海域的红藻三列凹顶藻中分离得到33种化学成分，通过波谱学方法（IR、MS、NMR）以及X-ray单晶衍射试验对其化学结构进行了确证，其中化合物L1~L8为新结构化合物，化合物L5为具有新骨架的全新结构化合物，化合物L9~L13为新天然产物，化合物L18和L22系首次从海洋生物中获得，所有化合物均为首次从该属海藻中得到。新化合物L1~L8均为倍半萜类化合物，命名分别为：(1R,3R)-(-)-3-(3-hydroxy-4-methylphenyl)- 1,3-dimethyl–2-methylidene cyclopentanol (L1), (1R,3R)-(-)-3-(4-methylphenyl)-1,3-dimethyl-2-methylidenecyclopentanol (L2)， (1R, 3R)-(-)-3-(2-hydroxy-4-methylphenyl)-1,3-dimethyl–2–methylidenecyclopentanol (L3)，(+)-(1S,2R)–2-(3–hydroxy–4–methylphenyl)-1,2-[3.1.0]bicy-clohexane (L4)，()-(1S,2R) -5-hydroxy–6–methyl-spiro-dihydrobenzofuran-2(3H),2-{1-methyl-[3.1.0]bicyclohexane} (L5), (+)-6-methyl-2-(p-tolyl)hept-4-en-2,6-diol (L6)，(3R,3aS,8bS)-(-)-2,3,3a,8b–tetrahydro–7-bromo – 3 a– hydroxymethyl - 3, 6, 8b - trimethyl-1H- cyclopenta[b] benzofuran (L7 )，(3R, 3aS, 8bS) - (-) - 2,3,3a,8b–tetrahydro–3 a–hydroxymethyl-3,6,8b -trimethyl -1H – cyclopenta [b] benzofuran (L8)。25个已知结构化合物确定为：(+)-(1R,2R)-4-bromo-1,5, 9–trimethyl–12– methylidene–8–oxa-tricyclo[7.2.1.02]dodeca-2,4,6-triene (L9)，(3S,3aR,8bS)-(-)-2,3,3a, 8b– tetra -hydro–7-bromo–3–hydroxy-3,3a,6,8b-tetramethyl-1H-cyclopenta[b]benzofu- ran (L10 )，(3R, 3aR, 8bS) - (-) - 2, 3, 3a, 8b – tetrahydro – 7 - bromo – 3 – hydroxy - 3,3a,6,8b - tetramethyl - 1H - cyclopenta [b] benzofuran (L11 )，(3S,3aR,8bS) - (-) - 2, 3, 3a, 8b – tetrahydro –3–hydroxy -3, 3a, 6, 8b - tetramethyl-1H-cyclopenta[b]benzofuran (L12 )， ( 3aR, 8bS) - (-) - 3a,8b –dihydro–7 - bromo – 3, 3a, 6, 8b - tetramethyl - 1H - cyclopenta[b]benzofuran (L13 )，aplysinol (L14 ) ，aplysin (L15)，laurebiphenyl (L16)，johnstonol (L17)，gossonorol (L18)，7,10-epoxy-ar- bisabol-11-ol (L19)，10-epi-7,10-epoxyarbisabol-11-ol (L20) 3β-hydroxy- 5α, 6α-epoxy- β- ionone (L21 )，3β-hydroxy-5β,6β-epoxy-β-ionone (L22 )，胆甾醇 (L23 )，胆甾-5-烯-3β,7α二醇胆甾-5-烯-3β,7α二醇 (L24)，β-谷甾醇 (L25)，叶绿醇 (L26 )，玉米黄素 (L27 )，对羟基苯甲醛 (L28 )，3-吲哚甲醛 (L29 )，1-O-十六烷酰基-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-丙三醇(L30 )，1-O-十八烷酰基-3-O-β-D-吡喃半乳糖基-丙三醇 (L31 )，丙三醇-1-软脂酸单酯 (L32 )，正十六碳酸 (L33 )。 采用MTT法对其中23个单体化合物在Bel-7402细胞株、BGC-823细胞株、A549细胞株、A2780细胞株、HCT-8细胞株和HELL细胞株模型上进行了细胞毒活性测试；采用MTT法对其中13个单体化合物在犬主动脉血管模型上进行了血管平滑肌细胞增殖抑制活性测试；结果表明，部分单体化合物显示出一定的生物活性。

黄海近岸海洋趋磁细菌的多样性研究

海洋趋磁细菌在黄海、东海的近岸海域沉积物中分布广泛，形态上以球菌为主，部分地区有杆菌、螺旋菌。在青岛汇泉湾发现大量的海洋趋磁细菌，趋磁球菌占优势，最大丰度可达105 cells/cm3。 透射电镜观察潮间带趋磁细菌以球菌或卵球菌占绝对优势；潮下带菌体形态多样，有球形或卵球形、长短杆状、弧状和螺旋状，其中球形或卵球形趋磁细菌占优势。电镜观察还发现磁小体的排列方式多样化，大多数呈链状排列，有单链、双链及多链，还有的呈环状或者成簇排列。磁小体的形态也多种多样，有正方体、棱柱体、立方八面体、子弹头状、片状和齿状。 PCR-RFLP分析RT收集潮间带得到的三个菌株同属于α-变形菌亚纲中的未培养的趋磁球菌，三者之间相似性都在98%以上，可能都属于同一个属。潮下带RT收集，测序分析得到10个菌株。发现9个属于α-变形菌亚纲，1个属于γ-变形菌亚纲，共有8个不同的属，优势种是MRT-81和MRT-82。目前尚未获得这些细菌的纯培养。 结合电镜观察的结果发现，潮间带形态单一，属于同一个属；潮下带形态多样，属于8个不同的属。电镜结果跟RFLP的结果一致。结合区域特点我们分析潮间带水深大约0.5-1 m，在大潮最低潮时可能暴露于空气中，且受潮汐的影响，物化环境变化较大。潮下带水深常年>2 m，物化环境比较稳定。这可能是造成两个区域多样性差别的主要原因。 我们得到的所有的序列与未培养和已纯培养的海洋趋磁球菌的16S rDNA相似性都不高于94%，两优势菌群与纯培养的MC-1相似性都不高于88%，可能为新发现的海洋趋磁细菌资源。

胶州湾百年来沉积环境演变与人类活动影响信息指标的提取

本文以人类活动影响下的典型海湾-胶州湾为研究对象，在对典型柱状沉积物精确定年的基础上，剖析了胶州湾百年来沉积环境演变的过程，通过对沉积物中氮、磷、重金属以及生态环境的综合分析，提取了其受人类活动影响的信息指标，获得了一系列新的结果和认识。主要结论如下： 1. 研究揭示了近百年来胶州湾沉积速率具有区域与年际变化明显这一显著特点。通常，湾内的沉积速率较高，而湾口沉积速率变化很大，湾外沉积速率明显低于湾内和湾口；且随着年代的增加，胶州湾的沉积速率呈上升趋势，如1984年左右，B3站位的沉积速率高达1.17 cm/a，而之前仅为0.30 cm/a左右，主要是由于这一时期环胶州湾工农业迅速发展导致人为排入的物质的量增加的结果，但从2000年以来由于沿岸环境治理和污控措施的加强，这种境况已经有所改善，沉积速率有减小趋势。 2. 阐明了胶州湾沉积物氮、磷的生物地球化学特征及生态环境意义，沉积物中可交换态磷、铝磷、铁磷与有机磷在一定程度上表征了磷的生物可利用性部分，而铝磷、铁磷与闭蓄态磷可用于反映沉积物受污染的程度，沉积物中的有机氮（强氧化剂浸取态氮）作为其优势存在形态，可潜在参与水体氮的循环，参与的量与沉积物粒度密切相关，沉积物中的氮可粗略反映水体的生物量。研究显示，无机磷是胶州湾沉积物中磷的主要赋存形态，在湾内、湾口和湾外，分别占到沉积物总磷的44.57% ~ 94.41%(B3)、44.83 % ~ 95.54 % (D4)和55.09% ~ 95.20 % (D7)，铝磷、铁磷与闭蓄态磷与污染程度关系密切，可以作为沉积环境污染程度的指示因子。可交换态磷、铝磷、铁磷与有机磷等四种形态磷与浮游植物的数量和水体中磷酸盐的含量呈正相关，是胶州湾潜在的生物可利用磷。强氧化剂浸取态（SOEF-N，主要为有机氮）是沉积物可转化氮的优势形态，其含量分别为0.070 mg/g（B3）、0.069 mg/g（D4）和0.049 mg/g（D7），且随沉积物的粒度变细，其含量越高。沉积物中不同形态氮与水体中的硝酸盐、浮游植物数量和叶绿素a呈正相关，可粗略反映水体的生物量。 3. 通过系统研究胶州湾沉积物中重金属的地球化学特征，阐明了人为活动对其沉积环境的影响，提出了胶州湾沉积环境演变的“三段论”论点。胶州湾沉积物重金属的富集因子和地质累积指数的研究显示胶州湾沉积物的Cd、Pb和Cu是受人类活动影响较为严重的三种元素，并且重金属在沉积层序的分布特征说明重金属的污染在20世纪70、80年代开始加重，但在本世纪初，这种状况已经得到较大改善。胶州湾的环境演变过程可分为三个阶段，即1980年以前，1980年至2000年左右和2000年后。第一个阶段可以看作是胶州湾环境演变的一个背景值，该段时期内明显的特征是相对较低的沉积速率，较轻的重金属污染和富营养化状况；第二阶段是青岛地区工农业迅猛发展的阶段，加上治污措施和环境保护措施较少，这段时期胶州湾的环境一度恶化，是人类活动影响最为明显的一个阶段；第三个阶段是胶州湾环境质量不断改善的一个阶段，由于各项治污措施的实施，到本世纪初，胶州湾的环境质量较20世纪的最后20年里有了较大的改善。

桑沟湾贝藻养殖区附着生物生态效应研究

附着生物又称污损生物，是附生在海洋设施和生物体表面的动物、植物和微生物等生物的总称（Azis et al., 2001）。附生在养殖器材和生物体表面的数量巨大的附着生物，对贝类养殖和海湾生态系统内的物质和营养盐循环等多个方面产生影响。本研究以北方重要的养殖海湾----桑沟湾为研究对象，对贝藻养殖区附着生物的群落演替及其生态效应进行了研究。主要研究结果如下： ① 2007年5月至2008年5月，采用挂网的方法对桑沟湾栉孔扇贝和海带混养区的附着生物的季节变化进行了研究。结果显示挂网上的附着生物具有显著的季节变化特征，网片上的附着生物湿重与水温的变化相一致，生物量为3~1210 g•m-2。2月份附着生物的生物量最低，8月份最高。2007年9月至11月，对栉孔扇贝养殖笼上和贝壳上的附着生物种类和数量进行了研究。结果显示9月份养殖笼上附着生物的湿重约为1.94 kg，10月份降至0.99 kg，11月份又稍有增加，为1.03 kg。扇贝壳上的附着生物变化趋势与养殖笼上的相同，9~11月份壳上附着生物的数量约0.49~2.09 g。扇贝养殖笼上可鉴定的大型附着生物约23种，包括藻类、海鞘类、苔藓虫类、环节动物、腔肠动物、软体动物、甲壳动物和海绵动物等。玻璃海鞘、柄海鞘、紫贻贝和苔藓虫等是附着生物群落中的优势种。 ② 通过在栉孔扇贝和虾夷扇贝上壳上添加不同重量的“模拟附着生物”（速凝水泥）的方法，研究了贝壳上附着生物的重量对这两种扇贝生长和存活的影响。结果显示水泥重量是上壳重0.5-3倍的各组实验组扇贝的生长和存活与对照组（未添加水泥的扇贝）之间没有显著差异。说明贝壳上附着生物重量为上壳的3倍重时，也不会显著影响扇贝生长存活。9-11月份贝壳上的自然附着生物的重量约为1.47-2.09 g，为上壳重的28.16 (±38.6)%—31.29 ± (31.63)%。因此，贝壳上附着的生物重量不太可能对扇贝的生长存活造成显著的负面影响。 ③ 在桑沟湾现场测定了玻璃海鞘和柄海鞘的生物沉积速率。9月份（水温约24℃）玻璃海鞘和柄海鞘的生物沉积速率分别为32.14和90.06 mg•ind-1•d-1或（858.99 和467.76 mg•gdw-1•d-1），据此计算，养殖笼上的两种海鞘的生物沉积速率约为84.29 mg•m-2•d-1。海区的自然沉积速率为41.49 mg•m-2•d-1；玻璃海鞘和柄海鞘沉积物中有机质含量分别为14.34%和13.77%，对照组海区自然的有机质含量为14.36%；以上三者有机碳的含量分别为24.72%，23.74%和24.76%；氮的含量分别为0.27%和0.25%，自然沉积物中的氮含量为0.30%。9月份扇贝养殖笼上附着的海鞘将产生2588.16吨的沉积物，即向底部沉积363.77吨的有机物、6.99吨的氮和1.79吨的磷。 ④ 通过测定扇贝养殖笼上优势种附着生物--玻璃海鞘、柄海鞘和贻贝的摄食、呼吸和排泄，研究了这些优势种类对贝类养殖和海湾环境的影响。9月份（水温约24.5℃）玻璃海鞘和柄海鞘对颗粒有机物（POM）的摄食率分别为14.30 和17.01 mg• h-1•ind-1。根据实验结果计算这两种海鞘摄取的颗粒有机物相当于312个扇贝的摄取量，大于笼内养殖的扇贝的摄取量；玻璃海鞘和柄海鞘的耗氧率分别约为0.32和0.18 mg•h-1•ind-1，养殖笼上的这两种海鞘消耗的溶解氧约等于75个扇贝消耗的溶解氧。栉孔扇贝、玻璃海鞘、柄海鞘和贻贝的排氨率分别为33.66 ±11.34，117.90±23.46，35.91±6.22，28.08±3.41 ug NH4-N•gdw-1•h-1。以此估算，9月份玻璃海鞘、柄海鞘和贻贝每天排泄的氨氮约为654.08 kg，相当于16467吨栉孔扇贝（鲜重）排泄的氨氮。海鞘和贻贝排泄的氨氮可提供浮游植物等所需的2.75%的氮，可以提供1204吨海带的生长所需的氮。 ⑤ 一个养殖笼内的栉孔扇贝和全部附着生物（Scallop Culture Unit, SCU）在夏季（6-9月）对颗粒有机物的摄食速率约为43.13-98.94 mg/h，平均74.05 mg/h，期间桑沟湾养殖的栉孔扇贝及附着生物摄取的POM约为1279.58吨；同期，SCU对氨氮和磷（PO4-P）的排泄速率分别为125.59-1432.23 μmol•h-1和76.2-252.89μmol•h-1，期间桑沟湾养殖扇贝及附着生物排泄的氮磷分别为211.09 吨和83.79 吨。一串牡蛎及吊绳和牡蛎壳上的附着生物（Oyster Culture Unit, OCU），夏季摄食率为5-41.43μmol•h-1，耗氧率为16.54-41.76μmol•h-1，对氨氮和磷（PO4-P）的排泄速率分别为35.56-489.34μmol•h-1 和9.92-16.68μmol•h-1。以此估算，夏季OCU可摄取POM535.68吨，消耗溶解氧955.58吨，排泄氮磷分别为62.37 吨和15.50 吨。

海洋沉积物中磷化氢的分布、释放与转化研究

磷化氢（PH3）是磷循环的气相载体，以气体自由态和基质结合态（MBP）两种形式存在于环境中。自然环境中磷化氢的发现是对磷生物地球化学循环的重要补充，它在磷循环中的地位和作用及产生机制开始成为人们关注的热点。目前国内外在湖泊、陆地土壤及大气中已开展了较为广泛的研究，但是关于海洋中的研究还较少。开展磷化氢在海洋沉积物中的分布特征，及其释放通量、与其它磷形态的转化、对微藻生长的影响等行为研究对弄清海洋环境中磷化氢的迁移转化机制及其在磷循环中的作用和地位具有重要的科学意义。 本论文以不同环境条件下的海洋沉积物为研究对象，采用野外实验与室内模拟相结合的方法，运用改进的柱前二次低温冷阱富集和气相色谱-氮磷检测器联用技术等分析手段，系统研究了海洋沉积物中磷化氢的分布特征、环境因子对其分布的影响、沉积物磷化氢向水体、大气中的释放、迁移、转化规律；初步了解了海洋沉积物中结合态磷化氢的分布特征及其释放通量；揭示了磷化氢对海洋环境的可能影响。主要研究结果如下： MBP广泛存在于海洋沉积物中。中国沿海表层沉积物中MBP的浓度范围为：0.89-25.86 ng/kg, dry，其分布也表现出一定的空间分布特征，在同一离岸断面上，有近岸浓度高，远岸浓度低的分布规律；在北黄海、南黄海、东海北部海域、东海南部海域和南海海域的平均浓度分别为：5.57±3.78、3.78±2.81、5.27±3.07、5.48±4.05 和 13.52±7.86 ng/kg dry，与其它海域相比，南海海域的MBP浓度要相对较高一些。长江口海域表层沉积物中MBP的浓度范围为：1.93-94.86 ng/kg, dry。其分布也表现出一定的空间和季节分布特征。上游河口沉积物中MBP的浓度要普遍高于下游河口，平均浓度分别为31.34和4.79 ng/kg, dry。靠近石洞口、竹园排污口以及黄浦江口的S3和S4站位处MBP的浓度要显著高于其它站位，季节平均浓度分别为43.01和61.54 ng/kg, dry。MBP浓度的季节差异并不显著，上游河口和下游河口MBP浓度表现出相似的季节变化特征，一般来说8月和11月要稍高于2月和5月。澳大利亚伊拉瓦拉海湾柱状沉积物中的MBP表现出一定的垂直分布特征。两个柱状沉积物样品均在中下层存在MBP的高值区，且该海湾MBP的含量要远高于中国近海及长江口海域MBP的含量，两个柱状沉积物中MBP的平均浓度分别为637.3和542.6 ng/kg, dry。 环境因子与MBP含量关系的研究结果表明：较高的TP、OP、IP、OC、TN含量均有利于高浓度MBP的产生；TP、OP、OC与MBP含量之间存在着较强的线性相关关系，是控制MBP分布的主要因素；氧化还原电位与MBP含量存在着显著的线性负相关，说明还原环境更有利于沉积物中高浓度MBP的存在；平均粒径与MBP含量存在着一定的线性负相关，说明小粒径有利于高浓度MBP的存在；水深、上升流引起的扰动等也是影响MBP分布的可能原因。并且，在本论文对中国沿海沉积物、长江口沉积物和澳大利亚海湾沉积物的研究中，均得到了MBP含量与OP存在着强烈的线性相关关系，而与IP的线性相关关系较弱或不相关的结论，说明海洋沉积物中的MBP更可能来源于微生物对有机磷成分的降解。另外，长江口海域沉积物中MBP含量与上层海水中活性磷酸盐、总磷、叶绿素a的含量也存在着一定的线性相关关系，说明沉积物中磷化氢的释放可能会对上层水环境产生影响。 静态箱法释放通量的研究结果显示，胶州湾海域沉积物存在着磷化氢的释放现象。沉积物-大气界面和水-大气界面磷化氢的释放通量分别为：27.77和17.37 ng/(m2•h)，该结果要高于Louisiana湿地、水稻田和太湖水体磷化氢的排放通量。并据此估算出胶州湾的磷化氢年排放量为75.75kg/y，高于太湖及比利时垃圾填埋场的磷化氢年排放量。不同底质沉积物释放磷化氢的顺序为：虾池沉积物>滩涂沉积物>海滩黑泥沉积物>海滩排污口旁的砂质泥；践踏能显著促进磷化氢的释放。磷化氢的释放通量与沉积物中MBP的含量有显著的线性相关关系；胶州湾养殖池、滩涂沉积物及海域水体是大气中磷化氢的重要来源，沉积物中的磷化氢可连续向上层水体或大气中释放。晴天，胶州湾近海海域空气中磷化氢的浓度范围为1.06-16.90 ng/m3，且表现出早上和傍晚高，中午时分相对较低的变化规律；空气中磷化氢的浓度与光照强度及释放源释放量的大小有关。 利用室内模拟方法，研究了磷化氢在海水中的转化过程及其对海洋微藻生长的影响，并得出了一些初步结论。日光灯照射条件下，通入海水中的磷化氢可部分转化为磷酸盐和总磷，并且转化后主要以磷酸盐的形式存在。环境条件会对该转化过程产生影响，避光条件下，磷化氢的转化率较低，日光灯照射和紫外灯照射均能促进该转化过程，特别是紫外灯照射，促进效果显著；添加氧气或三价铁离子氧化剂也能促进该转化过程。微藻生长实验结果表明，适量磷化氢气体的通入，能显著刺激并促进磷限制条件下东海原甲藻和赤潮异弯藻的生长，但这种刺激作用并不是无限制的，后期刺激生长作用会变弱或停止生长；低量磷化氢气体的通入，刺激作用不明显；高量磷化氢气体的通入，则会抑制两种海洋微藻的生长。东海原甲藻和赤潮异弯藻对通入磷化氢的响应略有差异，后者对磷化氢的反应更为灵敏； 次磷酸盐和亚磷酸盐也都能刺激两种海洋微藻的生长，但与磷化氢相比，其影响作用相对较小。 本论文的初步研究结果表明，在磷的海洋生物地球化学循环中，需要考虑磷化氢的作用，其长期、连续的释放对磷循环的贡献不可忽视，并可能是磷限制海域赤潮形成的补充机制。

黄海浮游动物功能群的研究

浮游动物在海洋生态系统物质循环和能量流动中起着至关重要的作用。浮游动物物种组成、生物量和次级生产力的变化会改变生态系统的结构和功能。在黄海生态系统中如何描述这个过程，并使它易于模拟是本论文的研究目的。生物量和生产力是海洋生态系统食物网的基础。谁是浮游动物生物量和次级生产力的基础？哪些种类在生态系统中起关键作用？这些问题在黄海这样的温带陆架边缘海区很难回答，原因是物种组成、生物量和生产力的季节变化显著。因此，在对黄海食物产出的关键过程进行模拟时，需要应用既准确又简便的方法来对浮游动物群落的生态过程进行模拟。在对黄海浮游动物群落结构和物理海洋学特征进行充分的分析之后，浮游动物功能群的方法被确定用来进行黄海生态系统结构和功能的模拟。 根据浮游动物的粒径、摄食习性和营养功能，黄海浮游动物被分为6个功能群：大型浮游甲壳动物功能群（Giant crustacean，GC）、大型桡足类功能群（Large copepods, LC）、小型桡足类功能群（Small copepods，SC）、毛颚类功能群（Chaetognaths）、水母类功能群（Medusae）和海樽类功能群（Salps）。GC、LC和SC是按照粒径大小而划分的功能群，他们是高营养层次的主要食物资源。毛颚类和水母类是两类胶质性的肉食性浮游动物功能群，他们与高营养层次竞争摄食饵料浮游动物；海樽类与其他浮游动物种类竞争摄食浮游植物，而本身的物质和能量却不能有效的传递到高营养层次。本文研究报道了浮游动物各功能群的时空分布、基于浮游动物动能群的黄海生态区划分、饵料浮游动物功能群的生产力、毛颚类对浮游动物的摄食压力以及中华哲水蚤（Calanus sinicus）的摄食生态学。 春季，浮游动物生物量为2.1 g m–2，GC、LC和SC对生物量的贡献率分别为19, 44 和 26%。高生物量的LC和SC功能群主要分布于山东半岛南岸的近岸海域，而GC主要分布在远岸站位。夏季，浮游动物的生物量为3.1 g m–2，GC贡献了73%。GC、LC和SC主要分布在黄海的中部海域。秋季，浮游动物生物量为1.8 g m–2，GC、LC和SC的贡献率相似，分别为36, 33和23%，高生物量的GC和LC分布在黄海中部，而SC主要分布在远岸站位。GC和LC是冬季浮游动物生物量（2.9 g m–2）的优势功能群，分别贡献率了57%和27%，高生物量的GC、LC和SC都分布在黄海的中部海域。与GC、LC和SC相比，毛颚类生物量较低，主要分布于黄海的中北部海域。水母类（本文中指小型水母类）和海樽类斑块分布明显，主要分布于黄海沿岸和北部海域。属于不同功能群的约10个种类为浮游动物的优势种，控制着浮游动物群落的动态。 春季，黄海可以被分成4个浮游动物生态区，浮游动物生物量的分布中心位于山东半岛南岸近岸海域，与第一个生态区相对应，LC和SC在分布中心起主要的控制作用；夏、秋和冬季，黄海分别被分成3、4和3个生态区，浮游动物生物量的分布中心均位于黄海的中部海域，均与各季节的第一个生态区相对应，GC和LC是分布中心生态区的优势功能群，对分布中心起主要的控制作用。黄海冷水团（YSCBW）在GC、LC和SC的空间分布模式中起着重要的作用。黄海不同季节浮游动物生态区的空间分布模式及生态区中起控制作用的优势功能群类别有着重要的生态学意义。 我们将饵料浮游动物功能群细化为0.16–0.25 mm、0.25–0.5 mm、0.5–1 mm、1–2 mm和 >2 mm5个粒径组。应用生物能量学的方法研究了不同粒径浮游动物的生产力。结果表明：浮游动物次级生产力5月份最高，为91.9 mg C m–2 d–1，其次是6月和9月，分别为75.6 mg C m–2 d–1和65.5 mg C m–2 d–1，8月、3月和12月较低，仅为42.3 mg C m–2 d–1、35.9 mg C m–2 d–1和27.9 mg C m–2 d–1。根据这些结果，黄海浮游动物年次级生产力为18.9 g C m–2 year–1。0.16–0.25 mm和 0.25–0.5 mm 两个粒径组对浮游动物次级生产力的贡献率为58–79%，即相对应的SC功能群的周转率（P/B, 0.091–0.193 d–1）要高于GC和LC。 黄海毛颚类功能群的优势种类为强壮箭虫（Sagitta crassa）、纳嘎箭虫（S. nagae）、肥胖箭虫（S. enflata）和百陶箭虫（S. bedoti）。我们对这四种箭虫的生产力和对浮游动物生物量和生产力的摄食压力进行了研究。结果表明：黄海毛颚类总的生物量为98–217 mg m–2，总的生产力为1.22–2.36 mg C m–2 d–1。黄海毛颚类的生物量占浮游动物总生物量的6.35–14.47%，而生产力仅占浮游动物总生产力的2.54–6.04%。强壮箭虫和纳嘎箭虫是黄海毛颚类功能群的绝对优势种，控制着黄海毛颚类群落的动态。黄海毛颚类总的摄食率为4.24–8.18 mg C m–2d–1，对浮游动物现存量和生产力总的摄食压力分别为为0.94%和12.56%。黄海冬季，浮游动物的现存量和生产力为0.4 g C m–2和0.026 g C m–2d–1，而毛颚类的摄食压力却达到了全年的最大值，为1.4%和20.94%。因此，毛颚类的摄食可能对冬季浮游动物群落结构造成重要的影响。通过不同体长组箭虫的摄食率可以推断，黄海毛颚类全年主要摄食小型桡足类，对SC功能群的摄食压力最大。但是在夏季黄海冷水团形成的月份，毛颚类对前体长为2 mm的LC功能群中的种类摄食压力也较大，但此时，由于优势种中华哲水蚤进入滞育阶段，因此毛颚类的摄食会对其种群数量造成严重的影响。 中华哲水蚤在春、秋季的摄食率分别为2.08–11.46和0.26–3.70 µg C female–1 day–1，与微型浮游生物的现存量呈显著的正相关。春季，在黄海的北部，中华哲水蚤通过摄食微型浮游生物吸收的碳量能够满足其代谢和繁殖需求，而在黄海的南部和秋季黄海冷水团锋区附近，中华哲水蚤必须通过摄食其他类型的食物资源来维持其代谢和生殖需求。较低的摄食率、无产卵以及种群中CV期桡足幼体占优势表明，秋季中华哲水蚤在黄海冷水团区域内处于滞育状态。中华哲水蚤优先摄食微型原生动物，并且春季中华哲水蚤总的生长效率（GGE, 3–39%）与食物中微型原生动物的比例呈显著的正相关，表明微型原生动物具有较高的营养价值。但是，因较低的产卵率（0.16–12.6 eggs female–1 day–1）而导致的中华哲水蚤较低的总生长效率（13.4%），可能就是由于其食物中的必需营养成分含量不足（或缺乏）造成的。 本文从生物量的角度，对黄海浮游动物各功能群的时空分布、生态区划分进行了研究报道，对GC、LC和SC功能群的生产力、毛颚类对浮游动物的摄食压力和中华哲水蚤的摄食生态学进行了较为深入的研究，这些结果为黄海食物产出的关键过程的模拟提供了基础资料。今后的研究重点应搞清楚黄海水母类对浮游动物次级生产力的摄食压力和海樽类在食物产出模型中产生的负效应的程度，浮游动物各功能群的组成、季节变化和空间分布模式的长期变化，尤其是在气候变化和人类活动的影响下，将是今后研究的重点。

长牡蛎可存活四倍体的诱发机制和异源三倍体的诱发

采用乙酸地衣红染色技术（Acetic orcein staining technique）较系统地研究了长牡蛎 Crassostrea gigas (Thunberg)三倍体产生的卵子在受精且第一极体释放受抑制后的减数分裂过及染色体的分离行为以阐明可存活四倍体的产生体的机制。用浓度为0.5 mg/L的细胞松驰素B （CB）处理受卵以抑制其第一极体的释放。在观察到个别受精卵出现第一极体时开始CB处理，持续至对照组中50％的受精卵出现的第一极体。对处理组和对照组的受精卵从受精后隔5分钟取样一次，用卡诺氏液（Carnoy's fixative, 冰醋酸和甲醇按1：3的体积比充分混合）固家样品。采用0.5%的乙酸－地衣红染料进行受精卵的染色，而后压片观察受精卵染色体行为。长牡蛎三倍体产生的卵子，中期I同源染色体构型呈现单价体（Univalents）,二价体（Bivalents）、三价体（Trivalents）以及大于三价体的多价体（Multivalents）混合出更的特征。在第一极体释放受抑制的受精卵的第二次减数分裂过程中，可确认四种染色体分离类型：三极分离（Tripolar segregation） (54.5%)、联合二极分离（United bipolar segregation） (12%)、独立二级分离（Incomplete united bipolar segregation）(4%)。其余卵子的染色体分离行为（23％）不规律，呈现不同程度的紊乱，但总体看来介于上述四种分离类型之间。此外，某些特定的独立二级也可能是四位体形成的最主要的细胞遗传学体制。此外，某些特定的独立二极分离也可能产生四倍体。轻细胞体驰素B 处理的受精卵的减数分裂过程具有显著的不同步性，表现在三个方面：第一，在两个重复组之间，即两个雌体之间，存在第二次减数分裂的时间进程的不同步性；第二，同一个雌体产生的卵子之间的发育速度不同步性，表现为不同的卵子进入第一次减数分裂的时间不同；第三，同一卵子内的染色体之间，其行为有时存在的不同步性。另外，探讨了中心类在支配第二减数分裂时各种染色体分离行为的可能机制。以长牡蛎二倍体与近江牡蛎二倍体的染交作为对照，探讨了能长牡蛎四倍体与近江牡蛎二倍体杂并诱导异源三倍体的可行性。长牡蛎Crassostrea gigas (Thunberg)四倍体和二倍体与近江牡蛎Crassostrea rivularis (Gould)二倍体的杂交以及相应的对照组共进行了三批重复实验，杂交实验采用高密度的精子。研究结果表明，自交组平均受精率依次为94％（GG）、77％ （RR）,88% （G／GG）和85％ （GG／G）。双方差分析（ANOVA）表明，各自交组之间受精率没有显著差异（F＝3.118, P=0.132）。在杂交组，直接授精后180分钟，尚未观察到受精迹象，因而无法估计受精率。授精后48小时的孵化率各组之间差异很大，并经双方差分析（ANOVA）表明存在显著性差异，（F＝3.188, P=0.018）。其中GGR和RGG组的孵化率相近似，产生的幼虫数量明显少于对照组。在四种类型的杂交实验中，二倍体C. gigas (雌体) ＊ 二倍体 C. rivularis (雌体)（ＧＲ）早最成功的。虽基ＧＲ组幼虫的生长率低于对照组，但其存活率接近于对照组。长牡蛎四倍体与近江牡蛎二倍体杂交组（GR），在授精后两天的孵化率较低，但幼虫的生长状况与对照组接近。另外两个杂交组，即近江牡蛎二倍体与长牡蛎四倍体（RGG），二倍体近江牡蛎江与二倍体长牡蛎（RG），授精后两天的孵化率很低，幼虫生长得缓慢。三个重复组的GR杂交组和一个重复组的GGR杂交组获得稚贝。聚合酶链式反应／限制性酶切片段长度的多态性（PCR／PFLP）检支分析结果证实这些稚贝均是杂交种；流式细胞术分析结果证明GGR获得的稚贝是三倍体，从而证明获得了长牡蛎与近江牡蛎的异源三倍体。有迹象表明三倍体与二倍体杂交种之间（GGR对GR）存在生长上的差异。首先，GGR的眼点幼虫大约比GR组早出现5－7天即仅次于对照组GG，G／GG，和GG／G；第二，尽管仅获得少量GGR幼贝，这些幼贝在授精后90天的大小显著大于GR组的个体。在RGG和RG组中，幼虫没能存活到眼点幼点阶段。细胞学检查结果表明，杂交组的绝大多数卵子发育停滞在第一次减数分裂中期（Metaphase I）,这一过程至少持续到授精后180分钟。仅有2％的GGR 组的卵子在授精后180分钟进入第一次减数分裂后期）（Anaphase I）. 而在此时期，GR，RGG和RG组的卵子中，仍只观察到10第二价体（Bivalents）.