有机碳源对nannocsloropsissp生长及光合作用的影响

有机碳源对nannocsloropsissp生长及光合作用的影响

1胞超微型藻的生长和活性多醇脂肪酸（pea）对营养和医学产生了重要影响。特别是20碳5烯酸（epa）和22碳6烯酸（da）对预防和治疗心脏疾病、动脉疾病、癌症、风病、哮喘和糖尿病等人类疾病方面发挥了明显的作用。Nannochloropsissp.是从中国东海海域采集并分离得到的一种黄绿色单细胞超微型藻(品系为PP983),经鉴定它是真眼点藻纲的一个新种.该藻是一种光自养微生物,对温度具有很好的适应能力且是广盐性种类,在天然海水中可较好地生长.在温度为25oC和6860lx的光照条件下培养的藻细胞,对数生长期的蛋白质含量高达40.2%,脂肪含量为25.0%,碳水化合物的含量为11.1%(ω).该藻的总可提取脂肪酸量为156.10mg/g(干重,DW),多不饱和脂肪酸中EPA是主要成份,占总可提取脂肪酸的22.94%,有望成为EPA产品生产的重要生物资源.微藻的生化组成很大程度受外源营养的影响,碳几乎占藻细胞干重的50%,是细胞的主要组成成份.微藻一般采用光自养的营养方式,但许多微藻同时具有利用有机碳源即混合营养生长的能力,同时进行自养和外源有机碳的异养代谢,为细胞的生长补充碳源和能量,提高培养体系中的细胞密度和代谢产物浓度,缩短培养时间,降低微藻生长对光照的要求,有利于微藻的大规模培养.本研究主要考察外源有机碳源对Nannochloropsissp.生长与光合作用的影响,为该微藻的大规模工业化培养提供理论依据.2材料和方法2.1藻类和繁殖2.1.1藻类藻类Nannochloropsissp.由中国科学院水生生物研究所赠送,经平板划线法反复纯化,至镜检和平板检测不再发现有细菌为止.2.1.2不同有机碳源对生长的影响采用改进的f/2培养基,分别加入浓度为30mmol/L的葡萄糖、乙醇、乙酸钠、乙酸、草酸、甘氨酸,以研究不同有机碳源对生长的影响;分别加入浓度为20,30,40,60,120mmol/L的葡萄糖,以研究不同葡萄糖浓度对生长的影响.2.1.3b接种量培养实验在HZQ-Q光照摇床(哈尔滨市东联电子技术公司)中进行,摇床转数为120r/min.培养温度为(23±0.2)oC,采用日光灯为光源,连续光照,瓶口处光照强度为4984.1lx.250ml三角瓶装液量为150ml,初始接种浓度为63.01mg/L(干重).2.2藻液光密度测定用UV755B紫外可见光栅分光光度计(上海精密科学仪器公司)测定665nm处藻液光密度,每天测定1次,根据标准曲线回归公式Y(生物量干重)=923.46OD665nm+17.923换算成藻生物量干重.2.3葡萄糖含量测定用葡萄糖乳酸生化分析仪(美国YellowSpringsInstrument,型号YSI2700)测定.2.4呼吸作用测定光合放氧速率由氧电极(英国Hansatech公司)测定,温度由水浴通过循环水控制在(23±0.2)oC.取对数期藻液离心,弃上清液,用新鲜(不加葡萄糖)的f/2培养液重悬,再取2ml置于反应池中测定.整个过程由Oxylab程序控制,并记录数据,绘制光合作用和呼吸作用曲线.3结果与讨论3.1不同有机碳源对藻细胞生长的影响图1为浓度均为30mmol/L的不同有机碳源对藻细胞生长的影响曲线,由图可见,经过1d左右的迟滞期,不同的有机碳源对Nannochloropsissp.生长产生不同的影响.葡萄糖对藻细胞生长的影响最显著,培养8d后,其生物量干重可达550mg/L,而未加碳源的藻细胞的生物量干重为392mg/L,前者是后者的1.4倍.乙醇对细胞的生长有一定的促进作用,培养8d后生物量干重可达490mg/L,是光自养培养的藻细胞生物量的1.25倍.乙酸钠对细胞的增殖没有明显的促进作用.乙酸、草酸、甘氨酸等有机碳源抑制藻细胞的生长.由此表明,Nannochloropsissp.具有一定的利用有机碳源的能力,不同的有机碳源对藻细胞生长的影响不同,葡萄糖可显著促进藻细胞生长.3.2不同葡萄糖浓度对藻细胞增殖速率的影响图2为葡萄糖浓度对藻细胞生长的影响,由图可见,葡萄糖浓度为30mmol/L时,藻细胞生长最快,生物量干重为550mg/L,是未加葡萄糖的1.4倍.过高、过低的葡萄糖浓度均使藻细胞增殖速率下降.3.3生长曲线和葡萄糖浓度初始葡萄糖浓度为30mmol/L(即为5.4g/L)的混合营养培养过程中,葡萄糖浓度随培养时间变化及相应的藻细胞生长曲线见图3.由图可看出,在培养的第1∼6d,葡萄糖浓度呈直线下降,其平均消耗速率可达0.11g/(L⋅d),到第6d后下降缓慢,这与细胞在不同阶段的生长相对应.在生长对数期细胞分裂增殖速度较快,所需要的碳源和能量较多,因而葡萄糖消耗较快;而在生长后期,细胞处于稳定期,分裂增殖速度降低,因而葡萄糖的消耗降低,此时主要由光子提供的能量维持其生长.3.4作用参数的测定光合作用是藻细胞维持其生长与繁殖的重要的生理活动.本实验考察了该藻细胞在自养和葡萄糖浓度为30mmol/L的混养条件下的光合放氧和呼吸耗氧情况,并推算了两种培养条件下的其它光合作用参数,见图4及表1.由图表可见,在自养和混养条件下,Nannochloropsissp.最大净光合放氧量几乎不变,而呼吸耗氧量相差较大,在混养条件下的呼吸耗氧量高于自养条件,所以Nannochloropsissp.对葡萄糖的分解利用可能是通过糖酵解和三羧酸循环途径进行的.由于混养条件下Nannochloropsissp.对葡萄糖的分解利用产生了能量,用于维持藻细胞的生长与繁殖,降低了对光能的依赖性,所以混养条件下的光饱和点低于光自养条件;而混养条件下呼吸作用旺盛,呼吸作用消耗的物质较多,所以混养条件下的光补偿点高于自养条件.4不同有机碳源对藻细胞生长的影响Nannochlorop