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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Agardhiellasubulata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NADPH,因此氮和磷成
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