不同磷浓度对葛仙米生长的影响及葛仙米在室外大型生物反应器中的培养研究

发布时间：2017-05-10 17:15

  本文关键词：不同磷浓度对葛仙米生长的影响及葛仙米在室外大型生物反应器中的培养研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：葛仙米是一种淡水丝状蓝藻,主要分布在于湖北鹤峰的水稻田中,其具有很高的营养价值和药用价值,但由于农药和化肥的大量使用及人类活动的影响,从而导致野生葛仙米的产量急剧下降。本文以葛仙米为实验材料,研究了不同磷浓度对葛仙米的生长、生理生化和内部结构的影响实验,同时也展开了长期室外半长期连续培养。以期为葛仙米的室外规模化培养奠定理论和实验基础,获得主要结果如下:在不同磷浓度对葛仙米生长、生理生化特征影响的实验中,磷的接种浓度分别为0、0.087、0.174、0.696、1.74 mmol/L,结果显示:高磷浓度(0.696、1.74 mmol/L)能增加葛仙米群体的干湿重比,抑制葛仙米群体的破裂,获得较高的生产率(磷浓度为0.696 mmol/L生产率最高,为81 mg·L-1·d-1(干重);且葛仙米中多糖的含量、群体弹性与磷浓度呈正相关,在磷浓度为1.74 mmol/L时,多糖含量、群体弹性分别为42.53%、31 g。蛋白质的含量与磷浓度呈负相关,蛋白质含量最低为37.83%。在磷浓度为0 mmol/L时,葛仙米群体颜色在12天时由墨绿色变为黄色,而高浓度(0.696、1.74 mmol/L)时群体颜色保持不变;与高磷浓度下培养的葛仙米相比,低磷浓度下的群体内部藻丝分布更加稀疏。2013年6月-2014年4月在温室中利用100 L(100×10×120 cm)和200 L(100×20×120 cm)的平板式生物反应器进行半连续长期培养葛仙米,接种密度分别为5 g/L、20 g/L和50 g/L。整个培养期间,每天12:00记录的光强在50-1000μmol·m-2·s-1之间波动,每天15:00记录的培养液温度在0-38℃之间变化。厚度为10 cm和20 cm两种生物反应器中最高干重生产率分别为33 mg·L-1·d-1和39mg·L-1·d-1。接种密度相同时,两种厚度的生物反应器中葛仙米的生物增量相似;生物反应器厚度相同时,通常葛仙米的生产率与接种密度呈正相关。培养时间对温室中葛仙米培养和生化成分含量的影响很大,在7-8月葛仙米的生物量出现了负增长,干重生产率最小为-12 mg·L-1·d-1(干重);12月份葛仙米的多糖含量在反应器厚度为10 cm、接种密度为5 g/L时只有为6.6%,在12月份反应器厚度为20 cm、接种密度为50 g/L时高达40.6%;7月份叶绿素含量在反应器厚度为10 cm、接种密度为5 g/L时只有0.8 mg/L,而在12月份反应器厚度为20 cm和接种密度为5 g/L时最高可达10.6 mg/L。2013年3月-2014年4月在室外中利用200L平板式生物反应器(150×30×60cm)半连续长期培养葛仙米,整个培养期间,记录每天15:00培养液温度波动范围为0-40℃,记录每天12:00光强波动范围为50-2000μmol·m-2·s-1。整个培养期间,干重生产率最高为0.023 g·L-1·d-1,鲜重生产率最高为1.7 g·L-1·d-1。在冬季培养的葛仙米蛋白质和多糖含量最高,分别为41.3%和43.7%。培养到5月份,15:00培养液温度长期维持在35℃,12:00光强长期在1500μmol·m-2·s-1以上,此期间的葛仙米群体出现大量破裂,培养周期结束时无完整群体,干重s生产率为-0.011 g·L-1·d-1。为了探讨影响葛仙米室外培养破裂的原因,7-8月份在室外通过遮阳(光强为正常光强的40%左右)与降温(温度控制在28℃以下)的手段尝试培养葛仙米。有遮阳网的情况下,遮光降温组和只遮光组的干重生产率分别为0.023 g·L-1·d-1、0.022 g·L-1·d-1,遮光降温组下培养葛仙米多糖含量高于只遮光组,为46.1%,只遮光组蛋白质含量高于遮光降温组,为34%。而无遮阳网情况下,降温组和对照组中葛仙米均生长到第6天群体颜色由墨绿色变为黄色,到周期结束时群体全部破裂。结果表明:在遮阳网下,降温和不降温葛仙米都能正常生长;在无遮阳网时,降温和不降温葛仙米群体都会全部破裂,导致葛仙米无法生长。
【关键词】：葛仙米 磷 生长 生物反应器 室外
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q949.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 前言12-21
• 1.1 葛仙米的分类地位、历史和产地及研究价值12-13
• 1.1.1 葛仙米的分类地位12
• 1.1.2 葛仙米的历史和产地12
• 1.1.3 葛仙米的研究价值12-13
• 1.2 葛仙米的研究进展13-19
• 1.2.1 葛仙米的生活史13-14
• 1.2.1.1 形态发育13-14
• 1.2.1.2 藻殖段分化14
• 1.2.2 葛仙米生理生化的研究14-17
• 1.2.2.1 葛仙米光合作用的研究14-15
• 1.2.2.2 盐胁迫15
• 1.2.2.3 水与温度胁迫15-16
• 1.2.2.4 葛仙米多糖的研究16
• 1.2.2.5 葛仙米藻胆蛋白的提取、分离、纯化和结构研究16-17
• 1.2.2.6 葛仙米的营养成分分析17
• 1.2.3 葛仙米人工培养的方式17-19
• 1.2.3.1 野生葛仙米的生长环境及现状17-18
• 1.2.3.2 葛仙米的室内培养研究18-19
• 1.2.3.3 葛仙米的室外培养研究19
• 1.3 磷元素对植物的生长发育的影响19-20
• 1.4 研究意义及研究内容20-21
• 第二章 不同的磷浓度对葛仙米生长的影响21-37
• 2.1 实验材料21-23
• 2.1.1 实验材料和试剂21-22
• 2.1.2 试验仪器22-23
• 2.2 实验方法23-25
• 2.2.1 藻种的准备和处理23
• 2.2.2 干重和鲜重测定23
• 2.2.3 生产率的计算23
• 2.2.4 叶绿素a含量的测定23
• 2.2.5 苯酚硫酸法测定可溶性糖的含量23-24
• 2.2.6 粗蛋白含量的测定24
• 2.2.7 葛仙米的弹力大小测定24
• 2.2.8 直径分布和粒数的测定24
• 2.2.9 Fv/Fm值和快速光曲线的测定24
• 2.2.10 葛仙米群体的数码照片24
• 2.2.11 葛仙米群体的显微结构24-25
• 2.3 实验结果25-35
• 2.3.1 不同磷浓度对葛仙米群体生长的影响25-27
• 2.3.2 不同磷浓度对葛仙米群体生理生化的影响27-29
• 2.3.3 不同磷浓度对葛仙米群体的粒径、存活率和弹性的影响29-32
• 2.3.4 不同磷浓度中葛仙米群体的生长和横切变化图32-35
• 2.4 讨论35-36
• 2.4.1 不同磷浓度对葛仙米的生物量和其生化生理生化的影响35
• 2.4.2 不同磷浓度对葛仙米的群体结构、群体破裂和群体弹性的影响35-36
• 2.5 小结36-37
• 第三章 温室中葛仙米的长期半连续培养研究37-47
• 3.1 实验材料37
• 3.1.1 材料和仪器37
• 3.2 实验方法37-39
• 3.2.1 藻种扩大培养37
• 3.2.2 实验设置37-38
• 3.2.3 生长测定38
• 3.2.4 生产率的计算38
• 3.2.5 叶绿素a的测定38
• 3.2.6 苯酚硫酸法测定可溶性糖的含量38
• 3.2.7 粗蛋白含量的测定38
• 3.2.8 P-I曲线的测量38
• 3.2.9 水温和光照强度的测量38-39
• 3.3 实验结果39-45
• 3.3.1 温室中培养液温度和光照强度变化39-40
• 3.3.2 温室中葛仙米的生长情况40-42
• 3.3.3 温室中不同季节中的葛仙米的生理生化差异42-45
• 3.4 讨论45
• 3.5 小结45-47
• 第四章 葛仙米的室外长期半连续培养研究47-58
• 4.1 实验材料47
• 4.1.1 实验材料和试剂47
• 4.1.2 实验仪器47
• 4.2 实验方法47-49
• 4.2.1 藻种的制备47-48
• 4.2.2 实验设置48
• 4.2.3 干鲜重的测量48
• 4.2.4 生产率的计算48
• 4.2.5 蛋白质含量的测量48
• 4.2.6 多糖含量的测量48
• 4.2.7 水温和光照强度的测量48
• 4.2.8 葛仙米生长的数码照片48-49
• 4.3 实验结果49-56
• 4.3.1 全年生长变化49-53
• 4.3.2 夏季实验结果53-56
• 4.4 讨论56-57
• 4.5 小结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 总结与创新性58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

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