不同CO2濃度對葛仙米生理生化特性的影響及葛仙米大量培養(yǎng)研究.pdf

1、葛仙米（Nostoc sphaeroides）是一種可食用的固氮藍(lán)藻，并且有著很高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。目前野生葛仙米主要生長在湖北省鶴峰縣的水稻田中，但是由于環(huán)境的變化，鶴峰縣的野生葛仙米的年產(chǎn)量不斷減少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場對其的需求，因此現(xiàn)在有許多的科研人員展開了在室內(nèi)或者室外對葛仙米進(jìn)行人工培養(yǎng)的研究工作。在可控生態(tài)生命控制系統(tǒng)領(lǐng)域，研究人員也密切關(guān)注著葛仙米，因?yàn)楦鹣擅准仁且环N高營養(yǎng)的食物，又是一種能去除二氧化碳產(chǎn)生氧氣的藻類，還

2、能在短時(shí)間內(nèi)積累大量生物量且其所占用的體積又比種植傳統(tǒng)的高等植物要小得多。
　　本文研究了在三種不同CO2濃度（380 ppm、900 ppm、1500 ppm）下培養(yǎng)的葛仙米在生長、生理、光合作用等方面的表現(xiàn)，并用平板式光生物反應(yīng)器對葛仙米的室內(nèi)大量培養(yǎng)進(jìn)行了初步的研究，旨在探討葛仙米在未來封閉空間生保系統(tǒng)應(yīng)用的前景。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　（1）首先對不同CO2濃度對葛仙米的生物量增長速度和質(zhì)量的影響進(jìn)行了研

3、究。發(fā)現(xiàn)在本文所選取的三種CO2濃度中，葛仙米的鮮重生長和干重生長的速度隨著CO2濃度的增大而增大，經(jīng)過一個(gè)周期的培養(yǎng)后，CO2濃度為1500 ppm組葛仙米的鮮重比在大氣CO2濃度下培養(yǎng)時(shí)葛仙米的鮮重高出62.44％，干重則是在大氣CO2濃度下培養(yǎng)時(shí)葛仙米干重的3.05倍，比在CO2濃度為900 ppm的條件下培養(yǎng)的葛仙米鮮重高27.99%，干重是其1.47倍，而在CO2濃度為900 ppm的條件下培養(yǎng)的葛仙米鮮重比在大氣CO2濃度下

4、培養(yǎng)時(shí)葛仙米的鮮重高26.92%，干重則是其2.08倍；干鮮重比也隨著CO2濃度升高而增大，在CO2濃度為1500 ppm條件下培養(yǎng)的葛仙米的干鮮重比最大，為1.57，而在CO2濃度為900 ppm條件下培養(yǎng)的葛仙米的干鮮重比次之，為1.33，在用普通空氣培養(yǎng)的條件下葛仙米的干鮮重比最小，為0.83，說明CO2濃度的升高有利于干物質(zhì)的積累；隨著CO2濃度的升高，葛仙米群體的平均直徑減小，在CO2濃度為380 ppm、900 ppm、15

5、00 ppm這三種條件下其直徑大于2 mm的葛仙米顆粒所占的比例分別是72%、70%和69%，而較大粒徑的葛仙米（>4 mm）則有較大的差異，分別為32%、25%和12%，較小粒徑的葛仙米（<4 mm）所占的比例分別是68%、75%和88%；同時(shí)，在高濃度CO2條件下生長的葛仙米有著相對較小的顆粒平均直徑以及更好的顆粒彈性；
　　（2）然后對不同CO2濃度對葛仙米的蛋白質(zhì)、多糖及抗氧化酶（超氧化物歧化酶和過氧化氫酶）的影響進(jìn)行了研

6、究。發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量和可溶性多糖的含量隨著CO2濃度的增大而增大，CO2為1500 ppm組比CO2濃度為900 ppm組的總蛋白含量和可溶性多糖含量分別高7.4%和17.34%，比CO2濃度為380 ppm組的則分別高37.14%和64.20%，；隨著CO2濃度的升高，葛仙米的抗氧化酶的活性也相應(yīng)地增大了，說明CO2濃度的升高可以提高藻類的抗氧化能力，這對于藻類的生長包括其遇到其他逆境條件時(shí)的生長是有利的。
　　（3）將葛仙米進(jìn)行

7、一個(gè)周期的培養(yǎng)后，對葛仙米的光合特性進(jìn)行了測定。發(fā)現(xiàn)在本實(shí)驗(yàn)所選取的三種CO2濃度中，隨著CO2濃度的升高，葛仙米的葉綠素含量也隨著升高，一個(gè)周期結(jié)束時(shí)，CO2為1500 ppm組比CO2濃度為900 ppm組的葉綠素a含量高27.7%，比CO2濃度為380 ppm組高57.1%，PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化率（Fv/Fm）和潛在最大相對電子傳遞速率（rETRm）隨著CO2濃度的升高增大，說明隨著CO2濃度的升高，葛仙米的光合能力亦有所增強(qiáng)，三組