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光生物反应器大型海藻细胞或组织的培养吉林大学余灿2012.04.26 概念 类型与结构 培养条件 生长动力学研究概念 光生物反应器是培养有光合作用能力的细胞或组织的反应器系统 , 20世纪 40年代首次用于大规模培养微藻 , 目的是收获生物量作为饵料 , 或提取其中的活性化合物团。光生物反应器的类型和结构 培养大型海藻组织或细胞的光生物反应器主要有三类 , 分别是搅拌罐式、 鼓泡柱或气升式和管道式光生物反应器（如下图）。 气升式中气流产生的剪切力远比搅拌罐式中搅拌桨产生的小 , 在培养大型海藻组织或细胞中使用比广泛。管道式由螺旋管部分（又称提升管）和储液部分（类似搅拌罐）组成，管道式对光和利用率比气升式和搅拌罐式都高 , 适于工业规模生产 , 目前主要用于微藻大量培养 , 用于大型海藻细胞或组织培养的报道还比较少见。 光生物反应器是一套完整的培养体系 , 除了反应器主体外 , 还有通气部分、照明系统和测定装置。通气部分一般由充气泵或二氧化碳钢瓶及配气装置、滤器（ filter）、流量计（ flowmeter）、气体分布器（ sparger）及增湿器（ humidifier）组成 ;照明系统包括光源和定时器（ timer）两部分。培养条件的研究实验材料 目前 , 光生物反应器培养的大型海藻细胞或组织主要有两种形式 , 配子体和微繁殖体。 配子体是某些大型海藻如海带、裙带菜世代交替的一种生命形式 , 在形态上是微小、不分化的丝状体 , 适宜采用反应器悬浮培养的方法培养。光照 光照是反应器内细胞或组织进行光合作用的能量来源 , 包括光强度和光周期两个参数。 光生物反应器培养大型海藻细胞或组织时 , 光强度必须满足细胞进行光合作用的需要 , 否则将影响光合作用效率 , 减少生物量积累。 当光周期不适宜时会诱导藻体分化区 , 甚至引起色素体解体和藻体死亡。温度 大型海藻培养温度一般都比较低 , 如Laminaria属 , 适宜温度为 518 左右 ,红藻Agardhiella subulata在 24 左右。不适宜的温度会影响细胞生长 , 表现为诱导其分化或是致死。无机碳利用和通气速率 海藻是光自养生物 , 需要进行光合作用。目前 , 光生物反应器培养大型海藻一般以空气中的二氧化碳作为碳源 , 由于其在大气中含量低仅位0.03%, 且大多数大型海藻可以利用碳酸氢钠为无机碳源 , 因此人工海水培养液中一般添加适量作为补充。海藻对重碳酸根、硝酸根以及磷酸根的消耗使培养基的 Ph值和碱度不断增高 ,进一步促进大气中向培养基中扩散即所谓的生物泵。营养物质 大型海藻是海洋植物 , 其营养需求和海水成分直接相关 , 海水中有多种微量元素和其他生长必须的物质 , 因此配制人工海水培养液往往比较复杂。为了简化 , 一般可直接在天然海水中添加氮、磷和铁等。人们对于铁元素被海藻的利用情况了解很少 , 氮是参与合成光合色素的重要物质 , 磷大量代谢进人 ATP和 NADP
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