海带(Saccharina japonica)是一种冷水性大型褐藻，自然分布在日本、韩国和俄罗斯太平洋海域。海带是中国主要的大型经济海藻之一，其栽培规模和产量均居世界首位，栽培区域主要分布在辽宁、山东、福建等地。海带产业具有显著的经济和生态效益：一方面，海带可用作人类食品、海洋动物饲料和海藻化工行业的重要原料(如提取褐藻酸盐、甘露醇、碘)；另一方面，海带能够大量吸收海水中的氮、磷，固定CO₂，为其他海洋生物提供栖息地，维护海洋生态平衡和保护生物多样性(杨宇峰等, 2003; 葛长宇, 2006; 毛玉泽等, 2005)。

厚成和耐高温情况是决定海带收获时期和收获期长短的重要因素。海带集中收获可能会产生海带采收加工的人力物力不足的问题，采用“早成”和“晚熟”品种相搭配的养殖策略是解决该问题的有效措施之一。而目前海带产业缺乏厚成期早、产量高、出菜率高的海带品种。因此，我们以晚熟海带“黄官1号”(产量高、出菜率高、耐高温) (王飞久, 2017)和传统养殖的北方早熟海带(产量低)为亲本进行杂交并经多年群体选育，培育出海带新品系“黄官2号”。该品系的优势在于厚成期早，且兼具产量高、出菜率高、耐高温和收获期长等特点。本研究重点关注该新品系海带幼孢子体阶段的暂养环节，以期完善其栽培生产技术体系。海带幼孢子体对温度和光强的适应性是决定其暂养出库时机和海上养殖管理策略的重要依据(Kain et al, 1965)。张泽宇等(1999、2000)对长海带(Laminaria longissimi Mayabe)暂养的研究表明，在水温15~19 ℃范围内，幼苗出库暂养的时间越早，其生长速度越快，暂养所需时间越短。养殖海区海水透明度的变化是造成海带病害发生的主要诱因之一，而海带对光强的适应性研究较少(李晓东等, 2023; 牛建峰等, 2023)。

温度、光强以及二者之间的相互作用均对大型海藻的生长发育和生理生化等方面具有重要影响(Lapointc et al, 1984; Wang et al, 2010; 芦薇薇等, 2016)。孙蓓蓓等(2018)研究表明，“东方6号”海带幼孢子体适宜生长温度为5~15 ℃，温度过低或过高均会导致海带幼孢子体光合能力和光合活性显著下降。梁洲瑞等(2019)研究表明，40~80 μmol photons/(m²·s)的光强有利于极北海带幼孢子体的生长，高光和弱光逆境均造成幼孢子体的总代谢水平降低。李国梁等(2022)研究表明，多肋藻(Costaria costata)小孢子体在高光[90~120 μmol photons/(m²·s)]下，可溶性蛋白的含量显著升高，超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶等在维持藻体内活性氧(reactive oxygen species, ROS)动态平衡时发挥了积极作用。本研究在不同温度和光强条件下对海带“黄官2号”幼孢子体的相对生长速率、叶绿素荧光参数、光合速率、色素和蛋白含量、抗氧化酶活性和非酶类抗氧化物质(如抗坏血酸)含量等指标进行检测，以探明海带“黄官2号”幼孢子体生长适宜的光强和温度条件及其生理生化机制，为其海上栽培提供理论参考和技术依据。

2022年6月，于大连旅顺海域的海带养殖区(38°49′4″N，121°22′48″E)采集“黄官2号”种海带，经室内采苗、培育获得海带幼孢子体。幼孢子体的培养条件：温度为10 ℃，光强为40~50 μmol photons/(m²·s)，光周期为12L∶12D，天然海水经过滤、高压灭菌冷却后作为培养液，添加营养盐(PO₄^3–-P：0.4 mg/L，NO₃^–-N：4 mg/L)。当幼孢子体生长至3~4 cm时进行以下实验。

挑选无烂梢、无白点、形态颜色均正常的海带幼孢子体，置于2 L锥形瓶中，每个瓶的藻体鲜重合计约为0.3 g (约10~12株)，各瓶藻体鲜重之间差异不显著，置于智能型光照培养箱(GXZ-380，宁波江南仪器厂)中进行海带幼孢子体的生长检测。实验组设置如下：4个温度组，温度梯度为10、13、16和19 ℃，每个温度组均设置5个光强梯度[10、30、60、90和120 μmol photons/(m²·s)]，合计20个处理组。其他培养条件：光周期12L∶12D，磷浓度为PO₄^3–-P：0.4 mg/L，氮浓度为NO₃^–-N：4 mg/L。每个处理组均设置3个平行，培养周期为9 d，每隔3 d更换1次培养液。培养结束后，称量藻体鲜重，计算相对生长速率(relative growth rate，RGR)，公式如下：

式中，W_o为初始藻体鲜重(g)，W_t为实验结束时的藻体鲜重(g)，t为实验持续的时间(d) (朱明远等, 2004)。

培养至第6天后，对不同温度下的10 (低光)、60和120 μmol photons/(m²·s) (高光) 3个光强组的藻体，使用IMAGING-PAM调制叶绿素荧光成像系统(WALZ，德国)测定其叶绿素荧光诱导曲线和快速光曲线(rapid light curve, RLC)。对藻体先暗适应20 min后再进行叶绿素荧光诱导曲线的测定，获得藻体光系统Ⅱ的最大量子产量(F_v/F_m)、实际量子产量[Y(Ⅱ)]、调节性能量耗散的量子产量[Y(NPQ)]、非调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]和光化学猝灭系数(qP)等参数。F_v/F_m是评估光系统Ⅱ原初光能转化效率的重要参数；Y(Ⅱ)、Y(NPQ)和Y(NO)揭示光系统Ⅱ吸收的激发能的去向，Y(Ⅱ)+ Y(NPQ)+Y(NO)=1；qP反映光系统Ⅱ吸收的光能用于光化学反应的比例，反映了样品光合活性的高低。RLC测定时的光化光(actinic light, AL)梯度设置为0、1、21、56、111、186、281、336和396 μmol photons/(m²·s)，每个梯度的光化光持续时间为20 s。基于电子传递速率对光响应的机理模型和RLC实测数据，拟合得到RLC初始斜率(α，反映样品对光能的利用效率)、潜在最大相对电子传递速率(rETR_max)和半饱和光强(I_k，反映样品的强光耐受能力)等参数(Ye et al, 2013)。

对于不同温度下的10、60和120 μmol photons/(m²·s) 3个光强组的藻体，称重结束后，立刻用液氮冷冻并储存在超低温冰箱中，待进行生化组分的测定。本研究测定的指标包括可溶性蛋白、叶绿素a、类胡萝卜素、丙二醛(malondialdehyde, MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathion peroxidase, GSH-Px)和抗坏血酸(ascorbic acid, AsA)。其中，MDA是膜脂过氧化损伤的主要产物；H₂O₂含量是反应氧化应激状态/程度的直接评价指标之一；SOD、CAT、APX和GSH-Px是抗氧化酶系统的重要组成部员；AsA是重要的非酶类抗氧化物质之一。以上生化指标均采用试剂盒(购于南京建成生物公司)进行检测，严格按照试剂盒说明书进行各个指标的测定。

采用Excel软件对数据进行处理和制图，使用SPSS19.0统计软件进行方差分析和多重比较，显著性水平设为P < 0.05。

海带幼孢子体的RGR受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，影响程度由大到小依次为温度、光照强度、二者交互作用(表 1)。如图 1所示，同一温度下的RGR均随光强的增强呈先上升后下降的趋势。10 ℃时，60 μmol photons/(m²·s)组RGR最大，其他光强组与其相比均呈显著性差异(P < 0.05)；13 ℃时，90 μmol photons/(m²·s)组RGR达到最大值(P < 0.05)，其他光强组与其相比差异显著(P < 0.05)；16 ℃和19 ℃组(以下简称“高温组”)的RGR均在30 μmol photons/(m²·s)光强下达到最大值(P < 0.05)。随着温度的升高，10 μmol photons/(m²·s)组(以下简称“低光组”)和高光下[90和120 μmol photons/(m²·s)]的藻体RGR均呈先上升后下降的趋势，且均在13 ℃时达到最大，其他温度组与其相比差异显著(P < 0.05)。60和30 μmol photons/(m²·s)组的RGR分别在16 ℃和19 ℃时有明显下降(P < 0.05)。

表 1(Tab.1)

表 1 温度(T)和光照强度(L)对海带幼孢子体相对生长速率、叶绿素荧光参数影响的多因子方差分析结果 Tab.1 Multivariate analysis of variance for the effect of temperature (T) and light intensity(L) on relative growth rate and chlorophyll fluorescence parameters of young sporophyte of "Huangguan No.2" 变异来源 Source of variation 变量Variables 相对生长速率 RGR 光系统Ⅱ的最大量子产量Fv/Fm 实际量子产量 Y(Ⅱ) 调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ) 非调节性能量耗散的量子产量Y(NO) 光化学猝灭系数 qP 初始斜率 α 潜在最大相对电子传递速率rETRmax 半饱和光强 Ik T 685.798** 226.683** 383.096** 158.678** 29.373** 62.441** 203.816** 169.372** 28.236** L 61.186** 277.683** 915.991** 572.935** 88.336** 21.571** 342.564** 18.621** 34.680** T×L 41.432** 34.598** 112.912** 87.706** 23.758** 16.858** 40.320** 4.706** 7.105** 注：**：P < 0.01；*：P < 0.05。下同。 Note: **: P < 0.01；*: P < 0.05. The same below.

表 1 温度(T)和光照强度(L)对海带幼孢子体相对生长速率、叶绿素荧光参数影响的多因子方差分析结果 Tab.1 Multivariate analysis of variance for the effect of temperature (T) and light intensity(L) on relative growth rate and chlorophyll fluorescence parameters of young sporophyte of "Huangguan No.2"

图 1(Fig. 1)

图 1 不同温度、光强下海带幼孢子体的相对生长速率 Fig.1 Relative growth rate of young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities 不同字母表示差异显著(P < 0.05)，下同。 Different letters indicate significant difference (P < 0.05), the same below.

海带幼孢子体的F_v/F_m、Y(Ⅱ)、Y(NPQ)和Y(NO)受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，影响程度由大到小依次为光照强度、温度、二者交互作用，qP受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，影响程度由大到小依次为温度、光照强度、二者交互作用(表 1)。同一温度下，随光强增加，海带幼孢子体的F_v/F_m和Y(Ⅱ)均呈下降趋势(图 2和图 3)，Y(NPQ)则呈升高趋势(图 3)。同一温度下，低光组的F_v/F_m和Y(Ⅱ)与其他组相比均差异显著(P < 0.05)。13、16和19 ℃温度下的120 μmol photons/(m²·s)组(以下简称“高光组”)的Y(NPQ)较高，与低光组相比均差异显著(P < 0.05)。同一温度下，低光组的qP较高，与高光组相比均差异显著(P < 0.05)(图 4a)。

图 1(Fig. 1)

图 2 不同温度、光强下海带幼孢子体的Fv/Fm Fig.2 The optimal chlorophyll fluorescence quantum yields (Fv/Fm) of young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

图 1(Fig. 1)

图 3 不同温度、光强下海带幼孢子体的叶绿素荧光参数值[Y(Ⅱ)、Y(NPQ)、Y(NO)] Fig.3 The values of chlorophyll fluorescence parameters [Y(Ⅱ)、Y(NPQ)、Y(NO)] of young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

图 1(Fig. 1)

图 4 不同温度、光强下海带幼孢子体的光化学淬灭系数、快速光曲线初始斜率、最大相对电子传递速率和半饱和光强 Fig.4 The photochemical quenching, initial slope of the rapid light curve, maximum relative electron transport rate, and minimum saturating irradiance of young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

同一光强下，随温度增加，海带幼孢子体的F_v/F_m和Y(Ⅱ)均呈下降趋势(图 2和图 3)，Y(NPQ)呈升高趋势，qP则呈下降趋势(图 3)。同一光强下，高温组的F_v/F_m和Y(Ⅱ)与其他组相比均差异显著(P < 0.05)。19 ℃组的Y(NPQ)较高(P < 0.05)。13 ℃和19 ℃下高光组的qP较低，与其他组相比均差异显著(P < 0.05) (图 4a)。

海带幼孢子体的α和I_k受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，影响程度由大到小依次为光照强度、温度、二者交互作用，rETR_max受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，影响程度由大到小依次为温度、光照强度、二者交互作用(表 1)。当温度一定时，α均随光强增加呈显著下降趋势。低光组的α与其他组相比均差异显著(P < 0.05) (图 4b)。10 ℃和19 ℃时，rETR_max随光强升高呈现下降趋势，均在高光组时达到最小值(P < 0.05)，16 ℃时，rETR_max呈先上升后下降的趋势，60 μmol photons/(m²·s)时达到最大值(P < 0.05)(图 4c)；高温组中，10 μmol photons/(m²·s)下I_k显著低于其他组(P < 0.05) (图 4d)。

当光照强度一定时，60和120 μmol photons/(m²·s)组的α均随温度增加呈显著下降趋势(P < 0.05)(图 4b)。rETR_max随温度升高呈现显著下降的趋势(P < 0.05) (图 4c)。同一光强下，高温组的α和rETR_max与其他组相比均差异显著(P < 0.05)。10和60 μmol photons/(m²·s)组的I_k随温度升高呈现下降的趋势，高光组I_k无显著差异(P > 0.05)(图 4d)。

海带幼孢子体的可溶性蛋白含量受温度和二者的交互作用影响显著，且温度的影响程度大于二者交互作用(表 2)。同一光强下，随温度的升高，低光组海带幼孢子体可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趋势，13 ℃时达到最大值(P < 0.05)(图 5)。光强为60 μmol photons/(m²·s)时呈小幅波动，在10 ℃下最高，各组间有显著差异，19 ℃时与10 ℃时相比显著下降。高光组呈下降趋势，10 ℃时与其他组相比均差异显著(P < 0.05)。

表 2(Tab.2)

表 2 温度(T)和光照强度(L)对海带幼孢子体生化组分影响的多因子方差分析结果 Tab.2 Multivariate analysis of variance for the effect of temperature (T) and light intensity (L) on biochemical components of young sporophyte of "Huangguan No.2" 变异来源 Source of variation 变量Variables 可溶性蛋白 Soluble protein 叶绿素a Chlorophyll-a 类胡萝卜素 Carotenoid 丙二醛 Malondialdehyde (MDA) 过氧化氢 H2O2 T 20.771** 34.139** 37.395** 61.463** 46.202** L 0.092 44.716** 39.497** 7.270** 0.907 T×L 13.086** 2.347 1.296 3.360* 18.098**

表 2 温度(T)和光照强度(L)对海带幼孢子体生化组分影响的多因子方差分析结果 Tab.2 Multivariate analysis of variance for the effect of temperature (T) and light intensity (L) on biochemical components of young sporophyte of "Huangguan No.2"

图 1(Fig. 1)

图 5 不同温度、光强下海带幼孢子体的可溶性蛋白含量 Fig.5 The content of soluble protein in young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

海带幼孢子体的叶绿素a和类胡萝卜素含量受光照强度和温度影响显著，但受二者的交互作用影响不显著，光照强度的影响程度大于温度(表 2)。在同一温度下，叶绿素a和类胡萝卜素含量随着光强的加强逐渐下降(P < 0.05)(图 6)，说明，低光照强度有利于光合色素的积累。在同一光强下，随温度升高，叶绿素a和类胡萝卜素含量呈显著上升趋势(P < 0.05)。

图 1(Fig. 1)

图 6 不同温度、光强下海带幼孢子体的叶绿素a和类胡萝卜素含量 Fig.6 The content of Chl-a and carotenoid in young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

海带幼孢子体的MDA和H₂O₂含量受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，对MDA影响程度由大到小依次为温度、光照强度、二者交互作用，对H₂O₂影响程度由大到小依次为温度、二者交互作用、光照强度(表 2)。同一温度下，10、16和19 ℃下，高光组与低光组MDA含量无显著差异，高温组MDA均较高，显著高于10 ℃时。光照强度一定时，MDA和H₂O₂含量随温度升高呈上升趋势，13、16和19 ℃下，高光组之间无显著差异，19 ℃时，低光组显著高于高光组(图 7)。

图 1(Fig. 1)

图 7 不同温度、光强下海带幼孢子体的MDA和H2O2含量 Fig.7 The content of MDA and H2O2 in young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

海带幼孢子体的SOD、APX酶活性和AsA含量受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，对SOD、APX酶活性影响程度由大到小依次为温度、光照强度、二者交互作用，对AsA含量影响程度由大到小依次为光照强度、温度、二者交互作用，CAT和GSH-Px酶活性受温度和二者的交互作用影响显著，二者交互作用的影响程度大于温度(表 3)。温度一定时，随光强升高，海带幼孢子体的SOD酶活性呈升高趋势，13、16和19 ℃下，低光组的SOD酶活性较低，与其他组相比均差异显著(P < 0.05)(图 8)。AsA含量呈上升的趋势，高光组的AsA含量较大，与其他组相比均差异显著(P < 0.05)(图 9)。

表 3(Tab.3)

表 3 温度(T)和光照强度(L)对海带幼孢子体生化组分影响的多因子方差分析结果 Tab.3 Multivariate analysis of variance for the effect of temperature (T) and light intensity(L) on biochemical components of young sporophyte of "Huangguan No.2" 变异来源 Source of variation 变量Variables 超氧化物歧化酶 Superoxide dismutase (SOD) 过氧化氢酶 Catalase (CAT) 谷胱甘肽过氧化物酶 Glutathion peroxidase (GSH-Px) 抗坏血酸过氧化物酶 Ascorbate peroxidase (APX) 抗坏血酸 Ascorbic acid (AsA) T 101.417** 5.511* 40.256** 40.997** 5.953** L 37.842** 0.660 0.813 13.256** 33.089** T×L 13.069** 14.035** 14.819** 9.543** 3.322*

表 3 温度(T)和光照强度(L)对海带幼孢子体生化组分影响的多因子方差分析结果 Tab.3 Multivariate analysis of variance for the effect of temperature (T) and light intensity(L) on biochemical components of young sporophyte of "Huangguan No.2"

图 1(Fig. 1)

图 8 不同温度、光强下海带幼孢子体的SOD、CAT、GSH-Px和APX活性 Fig.8 The activity of SOD, GSH-Px, CAT and APX in young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

图 1(Fig. 1)

图 9 不同温度、光强下海带幼孢子体的抗坏血酸含量 Fig.9 The content of ascorbic acid in young sporophyte of "Huangguan No.2" under different temperatures and light intensities

光照强度一定时，随温度升高，海带幼孢子体的SOD和APX酶活性呈升高趋势(P < 0.05)。19 ℃时，GSH-Px酶活性与其他组相比均差异显著(P < 0.05) (见图 8)。AsA含量呈先上升后下降的趋势，16 ℃高光组与其他组相比均差异显著(P < 0.05) (见图 9)。

培育夏苗是我国海带栽培生产的主要苗种来源。海带夏苗培育后期(海带苗一般生长至1~2 cm)，室内环境不能满足其生长需要，在水温适宜的情况下(北方海域一般在10月，南方海域一般在11月)，需及时将其移到自然海区继续培育(即出库暂养)。海带苗早出库能使分苗提前，利于海带产量的提高(赵素芬, 2012)。为了优化海带新品系“黄官2号”的海上栽培技术体系中的暂养环节技术参数，本研究针对该品系海上暂养初始阶段的海带幼孢子体的温度和光照适应性进行研究：首先，进行多个温度和光强处理组的相对生长速率检测，探明了该阶段海带幼孢子体生长的适宜光温条件；然后，通过调制叶绿素荧光技术分析了不同光温条件下海带幼孢子体的光能转换效率、光能利用效率、光保护能力和耐受强光能力等光合性能指标的变化规律；最后，通过生化检测技术揭示了海带幼孢子体在不同光温条件下的基础代谢水平和抗氧化系统响应特征。通过上述研究，可为进一步优化海带新品系“黄官2号”的海上暂养环节的光温参数提供理论依据。

海带自然分布于太平洋西岸高纬度海区的潮下带，属于典型的冷水性、弱光适应性藻类。高温、高光对冷温性大型海藻的生长和光合作用有较大影响(李德茂等, 2005)，关于高温、高光对海带等冷水性大型褐藻生长和生理的影响研究是藻类生物学领域的研究热点(Pang et al, 2007; Gerard, 1997; Pereira et al, 2015; 牛建峰等, 2023)。在海带生产中，海带苗出库后进行的海上日常管理工作之一是调整海带苗帘的水层，通过水层的调节，将海带置于生长快的水层(即“适光层”)，以满足海带光合作用的需求。适光层的深度与海带生长时期有关，需根据不同生长期海带的光照适应性进行调节。本研究结果显示，16 ℃和19 ℃下，“黄官2号”海带幼孢子体的RGR均在30 μmol photons/(m²·s)光强下较大，而高光[120 μmol photons/(m²·s)]条件下的RGR显著降低。该结果提示，在“黄官2号”海带苗出库暂养初始阶段，需适当降低苗帘/苗绳的挂养水层，以避免海带苗生长受到抑制。

本研究发现，光照强度和温度对“黄官2号”海带幼孢子体的生长及生理生化特性均有不同程度的显著影响。通过叶绿素荧光参数测定发现，海带幼孢子体受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著，在不同温度下进行低光[10 μmol photons/(m²·s)]处理后，“黄官2号”海带幼孢子体的F_v/F_m、Y(Ⅱ)和qP均较大(与高光组差异显著)，表明在低光环境下其具有较高的光能转换效率和光化学活性。另外，低光处理后α显著增大，表明“黄官2号”幼孢子体在低光环境下可通过提高光能利用效率以增加对光能的吸收。在不同温度下进行高光[120 μmol photons/(m²·s)]处理后，α均较小(与低光组差异显著)，而组间I_k无显著差异，表明“黄官2号”幼孢子体可通过降低光能利用效率来提高对强光的耐受能力。相对于低光组，高光组的Y(NPQ)均显著增大，表明高光下的“黄官2号”海带幼孢子体的光保护系统可积极响应以减少光损伤。另外，本研究中，“黄官2号”海带幼孢子体在10~13 ℃下呈现出较大的RGR，这与其他关于海带幼孢子体生长的研究结果相似(姚海芹等, 2016; 曾呈奎等, 1957)。光强一定时，相对于10~13 ℃，16 ℃和19 ℃组的“黄官2号”海带幼孢子体的F_v/F_m、Y(Ⅱ)和rETR_max均显著降低，暗示藻体在高温胁迫下光能转换效率降低、电子传递活性受到抑制，这可能与光系统Ⅱ的热敏感有关，有研究认为高温主要是破坏光合器官的光系统Ⅱ(Wen et al, 2005; Morgan-Kiss et al, 2002; Havaux, 1992)。在相对低光的条件下[10~60 μmol photons/(m²·s)]，“黄官2号”海带幼孢子体的I_k随温度升高呈逐渐下降的趋势，表明其在高温条件下耐受强光的能力降低。

环境光强持久低于或短时间显著低于植物光饱和点，但不低于限制其生存的最低光照强度时的光环境，可以称为弱光逆境(战吉宬等, 2003)。弱光逆境可能影响海藻的光合作用、光合产物的运输和分配、营养元素的吸收、内源激素水平和抗氧化酶活性等生理生化过程，导致生长率下降(王明等, 2007)。光合色素的积累是海带幼孢子体对低光的重要生理响应(林贞贤等, 2007)。在低光条件下，藻体为维持正常生长，通过自身调节机制，积极响应低光而积累光合色素以提高光合效率，这种色素含量与光强呈负相关性的现象在许多藻体中存在(Beale et al, 1971)。本研究结果显示，叶绿素a和类胡萝卜素含量受光照强度和温度影响显著，且光照强度作用大于温度的作用，但二者的交互作用影响不显著。温度一定时，随光强升高，海带幼孢子体的叶绿素a含量降低，类胡萝卜素含量呈下降趋势。低光[10 μmol photons/(m²·s)]条件下，叶绿素a含量高表明了“黄官2号”海带幼孢子体在弱光逆境下能通过增加体内叶绿素a的含量来更有效地捕获有限的光能。

正常情况下，海藻体内ROS的产生和消除处于动态平衡状态(薛鑫等, 2013; 尹永强等, 2007)。逆境胁迫会使海藻体内ROS含量增高，导致细胞膜的膜脂过氧化(MDA增多)，细胞膜结构遭到破坏(陈陆丹, 2016)。抗氧化系统可分为酶促和非酶促抗氧化系统两大类。酶促抗氧化系统包括SOD、CAT、GSH-Px和APX等，非酶促抗氧化系统包括GSH、AsA和类胡萝卜素等(Sies, 1997)。本研究结果显示，MDA和H₂O₂含量、SOD、APX酶活性和AsA含量受光照强度、温度以及二者的交互作用影响显著；可溶性蛋白含量、CAT和GSH-Px酶活性受温度和二者的交互作用影响显著。过饱和光强是植物产生大量ROS的重要诱因之一，当光强超过藻体最适强度时，发生光抑制，产生的过量ROS破坏了光合色素及光合机构，最终也会抑制藻体的正常生长(Ort et al, 2002; 郭连旺等, 1996)。本研究中“黄官2号”海带幼孢子体在10和120 μmol photons/(m²·s)的光环境下RGR均较小，但在120 μmol photons/(m²·s)时F_v/F_m明显下降，表明海带幼孢子体的光合系统可能遭到强烈程度的胁迫。当温度一定时，随光强升高，海带幼孢子体的SOD酶活性和AsA含量呈上升趋势，而在低光条件下，CAT酶活性较高。综合上述结果可推测，“黄官2号”海带幼孢子体的酶促抗氧化系统和非酶促抗氧化系统虽尚能有效清除过量ROS，但均可对高光和弱光逆境作出积极应答，SOD酶和AsA对高光强逆境产生了积极响应，CAT酶则对低光强逆境产生了积极响应。

温度主要通过限制藻体内某些反应酶的活性从而影响藻体呼吸作用、光合作用、营养盐吸收等生命活动，还影响海带幼孢子体光合色素、氨基酸、糖类等生化成分的积累，协同调控海带幼孢子体的光合过程。刘静雯等(2001)和Li等(2003)发现，在适宜的温度范围内，龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)与坛紫菜(Pyropia haitanensis)随着温度的升高可提升其代谢与生长速率，而超出适宜范围后，光合作用与酶活性均会降低，从而抑制海藻的生长。凌晶宇等(2015)研究表明，掌状海带(Laminaria digitata)幼孢子体在响应温度胁迫，SOD和CAT酶活性会呈现波动变化。本研究中结果显示，光强一定时，相比于在10~13 ℃，“黄官2号”海带幼孢子体高温组的可溶性蛋白含量减少，同时MDA和H₂O₂含量显著升高，叶绿素a含量显著升高，抗氧化酶(SOD、GSH-Px和APX)活性和非酶类抗氧化物质(AsA和类胡萝卜素)含量均较高，表明高温促进了藻体光合色素的合成，且“黄官2号”海带幼孢子体的抗氧化系统对高温逆境产生积极响应，可协同作用清除细胞内由高温诱发引起的过量ROS。研究表明，适当升温可以增加光合色素含量，然而温度过高会抑制叶绿素合成并加速其分解，导致可溶性蛋白含量下降和膜透性加大，这可能是机体内ROS产生和清除平衡遭到破坏的结果(钱鲁闽等, 2006; Havaux, 1992)。研究表明，901海带其突出性状为耐高温，生长基本停止时的水温在18 ℃以上，在高温胁迫下，其叶绿素a含量下降幅度较小，AsA含量呈上升趋势，SOD和GSH-Px酶活性初期呈先上升后下降的趋势。而“荣成1号”的主要特点是单产高，但在耐高温、抗衰烂能力上表现较差，在高温胁迫下，其叶绿素a、AsA含量、SOD和GSH-Px酶活性则均显著下降(张全胜等, 2001; 王悠等, 2005; 刘泳, 2004)。“黄官2号”海带幼孢子体的抗氧化系统对高温逆境产生的响应与“荣成1号”和901不同，其叶绿素a和AsA含量以及SOD和CAT酶活性在整个胁迫过程中均呈上升趋势。由此可知，3个海带品种抗氧化系统的表达方式不同，可能导致海带在响应高温胁迫时其耐热性表现出差异。

“黄官2号”海带幼孢子体适宜生长条件为10~ 13 ℃，光照强度为60~90 μmol photons/(m²·s)。对于“黄官2号”海带幼孢子体的高温高光耐受性：1) 16~ 19 ℃的高温可使海带幼孢子体的光能转换效率降低、电子传递活性受到抑制，120 μmol photons/(m²·s)的高光可导致海带幼孢子体的光能转换效率、光化学活性和光能利用效率显著降低；2)海带幼孢子体在高温高光条件下，光系统Ⅱ调节性能量耗散的量子产量显著升高，表明其光保护系统可对高温高光胁迫产生积极响应，通过调节能量分配，增强热耗散来保护光合系统，降低光损伤，提高对强光的耐受性；另一方面，在16~19 ℃下，海带幼孢子体的抗氧化酶活性、非酶类抗氧化物质含量均较高，且高温胁迫过程中保持较高的叶绿素a和AsA含量，表明其抗氧化系统在高温下发生了积极应答以清除体内ROS，降低氧化伤害。对于“黄官2号”海带幼孢子体的低光适应性，在弱光逆境下，光能转换效率和光化学活性较高，光能利用效率显著升高，叶绿素a的含量显著升高，表明其能够有效地捕获有限的光能，抗氧化酶活性、非酶类抗氧化物质含量发生变化，类胡萝卜素含量和CAT酶活性较高，表明其能够协同控制不同抗氧化酶活性和非酶类抗氧化物质来维持体内氧化还原平衡。总之，本研究结果揭示了海带新品系“黄官2号”幼孢子体在不同温度和光强条件下的生理生态适应性，初步阐明了其响应高温和高光胁迫及适应低光的生理生化机制，为其海上暂养栽培技术的优化提供了理论依据。