柵藻的貼壁培養(yǎng)及其高光效的生理生態(tài)基礎.pdf

1、微藻這種古老而低等的植物，生長周期短，對環(huán)境適應能力強，種類繁多。并可直接利用陽光、二氧化碳和含氮、磷等元素的簡單營養(yǎng)物質(zhì)快速生長，并可在細胞內(nèi)合成油脂。且具有不與人爭糧，不與糧爭地得優(yōu)點，是最具潛力的可再生生物柴油原料，只有獲得較多的生物量，才能承載更多的油脂。其中如何提高單位面積的生物量是目前研究的瓶頸。本實驗室創(chuàng)新性的提出了微藻的貼壁培養(yǎng)這一培養(yǎng)模式，使單位面積產(chǎn)量和光利用效率都有很大提高。本文以柵藻(Scenedesmus di

2、morphus)為實驗材料，研究了貼壁條件獲得較大生物量的原因，本實驗還可對培養(yǎng)工藝的優(yōu)化，微藻的采收提供理論依據(jù)。
　　首先以傳統(tǒng)的液體浸沒式培養(yǎng)柵藻，分為實驗組(缺氮)和對照組(全氮)，對柵藻油脂和光合作用進行了分析。實驗結果顯示，缺氮組總脂含量由22.4±0.6％提高到36.3±0.7%，其中甘油三酯含量由4.6±1.2%提高到68.3±2.5%而磷脂含量由92.8±1.6%降低到26.8±2.0%。缺氮處理1 d后，葉綠素

3、含量明顯下降，呼吸速率明顯升高。缺氮處理初始階段柵藻光系統(tǒng)II最大光能轉化效率(Fv/Fm)和非光化學猝滅系數(shù)(NPQ)維持穩(wěn)定，4d后Fv/Fm顯著降低而NPQ顯著升高。目的是掌握柵藻生長特性，探索適用于柵藻研究的實驗手段。
　　對貼壁培養(yǎng)和水體培養(yǎng)在室外條件做了生長分析，發(fā)現(xiàn)同一地點，相同的培養(yǎng)條件下，室外跑道池中累積生物量一周內(nèi)可達~65g/m2，而貼壁培養(yǎng)中多層插板反應器中生物量可達50~80g/m2/d，平均每天增長60

4、g/m2，這說明貼壁比傳統(tǒng)液體培養(yǎng)更具有大規(guī)模培養(yǎng)微藻的潛力。
　　從細胞的生理狀況和整體對光的利用率兩個方面分析了貼壁培養(yǎng)方式下高生物量的原因。首先，對兩種培養(yǎng)方式下柵藻細胞的光合作用能力進行了測定。結果顯示，相同培養(yǎng)條件和接種量的前提下，培養(yǎng)周期內(nèi)貼壁培養(yǎng)的最大光合放氧速率(113~154μmolO2/mg Chl/h)比水體培養(yǎng)(109~261μmolO2/mg Chl/h)要低，而呼吸速率一直比水體培養(yǎng)高，且隨時間不斷增高

5、。葉綠素熒光分析顯示水體培養(yǎng)的藻Fv/Fm和Y(II)均比貼壁培養(yǎng)的高，即單個細胞的光利用效率比貼壁的高。以上結果都表明貼壁培養(yǎng)的藻與水體培養(yǎng)相比，在細胞光合作用能力和能量利用率方面均并沒有優(yōu)勢。
　　其次對跑道池和貼壁藻片的透光情況進行了探索。發(fā)現(xiàn)，前五天跑道池中大于80%的藻可以得到有效光照，最后達最大生物量時此比例便降低到30%左右。而在與跑道池相當?shù)墓庹障沦N壁培養(yǎng)柵藻，全氮培養(yǎng)的藻層可進行光合作用的藻細胞占總體的比例均在1