南极冰藻的研究及其应用前景

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1、2003’青岛·全国水产养殖研讨会论文集南极冰藻的研究及其应用前景，缪锦来。。。石红旗.姜英辉。李光友。张波涛。王波。陈魁。刘鹏。侯旭光。产中国海洋大学生命学院青岛266003)产国家海洋局海洋生物活性物质重点实脸室青岛266061)产山东大学生命学院济南250100)摘要生活在南极极端环境下的南极冰藻，不仅在南极的生态系统中占有重要的地位，而且在基础研究和开发应用中显示出广阔的前景.本文根据国内外对南极冰藻近二十年的研究资料和作者的部分研究成果，对南极冰藻的组成及分布，以及南极冰藻在饵料、不饱和脂肪酸、抗冷冻蛋白、紫外吸收色素和其它生物活性

2、物质的应用前景予以综合阐述，以期为南极冰藻的研究和开发提供有益的参考.关键词南极冰班组成应用南极地区除了短暂的夏季.少部分地区冰雪融化以外.常年被冰雪所段盖.据统计，南极被冰雪所覆盖的最大面积可达22X10`KM"').严寒的气候在南极己存在至少1400万年.南极冰藻主要是指在南极极端环境海冰中生长的一大类微型藻类.严酷的极地环境造就了其特殊的生物学特征。冰藻在海冰中大量繁殖，可使海冰表面呈棕色，1963年，Bunt和Wood[21首先报导了对海中有色物质的研究。从那以后。许多人开始对海冰中的藻类发生兴趣，并进行了许多的观察和研究1341。南

3、极冰藻，是极地海洋生态系统中初级生产力的重要承担者之一，是重要的碳的组成和能量流，因此，在南极生态系统中具有重要的地位和作用。南极冰藻不仅在南极的生态系统中扮演了重要的角色.同时在基础研究和开发应用方面也具有广阔的前景。由于南极独特的地理及气候特征，形成了一个严寒、低光照、强辐射的环境，生存于其中的冰藻必然对这种独特的环境具有特殊生理上的适应性.从而可以生存繁衍.正是由于冰藻这种特殊的生理特征，必然使其成为研究低温生物学的良好试验材料:此外，冰藻也是新型活性物质的潜在来源.合理的开发南极的低温藻类资源，不仅可以从应用上丰富我国现有的微生物资源

4、，从中开发出有价值的生理活性物质和产品，更可为墓础研究提供新型的研究材料和新思路。1南极冰旅的研究现状对南极冰藻的研究工作始于20世纪60年代.1956年，Bunt在莫森站附近海域首先观察到1.4m海冰层有一层透光度很低的有色层。后来又在麦克默多站观察到这类现象。经分析鉴定出大公的冰藻，并报道了麦克默多站近岸罗斯岛附近海冰中冰藻的种类组成和数量分布。自此，不少研究者在南极的其他海区相继进行了冰玻的种类组成、致量分布、季节变化、生产力及生态因素的t洲进入90年代以来，随着南极海冰区生态学研究计划(EASIZ)和南极海冰区近岸和陆架系统生态学研究

5、计划(CS-EASIZ)的相继推出，越来越多的科学家开始对海冰内的微藻和微生物表现出极大的兴趣，开展了大量的有关工作.这些工作的重点仍偏重于冰藻的分布、影响其分布的因素等生态学方面M，但也有荃金项目:国家自然科学基金资助项目(40206022)_2003’青岛·全国水产养殖研讨会论文集越来越多的工作开始研究冰藻的独特的生理、生化特性，从而探讨冰藻对严酷的极地环境的适应性「M"1。在我国，每年的南极考察活动，也仅仅是着重研究冰藻的生态学组成，未见有对冰藻资源的潜在的应用性研究，对冰藻的开发利用尚属空白.国家海洋局海洋生物活性物质重点实验室在国内

6、率先从事南极冰藻的研究，至今己有五年的时间，目前，己从南极海冰中分离到冰藻数十种，其中包括13种单细胞绿藻和28种硅藻，有的冰藻已进行了鉴定，有的冰藻藻种的鉴定正在进行中。对冰藻的培养、抗冷机理和抗辐射活性物质等方面进行了研究，取得了显著的进展和一定的成果(13-191.通过对培养条件的优化培养，使冰藻在实验室中实现人工培养.对其细胞的结构、生理生化基本组成进行的研究表明，冰藻的细胞壁结构和细胞内的淀粉粒的数量和排列不同于常温藻类，这种结构的独特性与其低温、低光照的环境适应性紧密相联系:冰藻的脂肪酸组成与常温藻的组成成分相似，但冰藻含有常温藻

7、不含有的二十二碳六烯酸(22:6)，这种脂肪酸主N存在于冷水域的无脊推动物中，是许多膜磷脂的重要组成成分，二十二碳六烯酸的存在可能是南极冰藻对南极环境的适应性响应。进一步的研究发现，南极冰镶的不饱和脂肪酸的含量大大高于常温藻，无机钙离子也显著高于常温藻，不饱和脂肪酸和钙离子是南极冰藻适应酷寒的重要物质。南极奥氧空洞的存在，使南极冰藻承受巨大的紫外线损害压力，研究发现.一方面南极冰藻胞内通过合成相关酶类、不饱和脂肪酸、黄酮类物质、抗Uv一蛋白等活性物质清除胞内自由基，另一方面南极冰藻通过分泌猫性胶体物质扭盖细胞，合成大量的抗紫外线色素类物质等方

8、法使紫外线进入细胞前大部分被滤除掉。2南极冰旅的组成及分布南极属于高纬度高寒区，它的地理位置和气候条件决定了冰藻的种类和分布特征.南极海域中存在的微藻.不仅包括南极