铵盐混养促进微拟球藻生长和油脂积累的研究

发布时间：2020-11-04 20:03

　　 随着化石能源的日渐枯竭,寻求一种新型可再生能源已是大势所趋。微藻由于其生长快、油脂含量高、适应性强等优点,成为生产生物柴油最有潜力的物种。目前制约微藻工业化应用的主要原因是生产成本太高,而降低成本一个有效的手段就是提高微藻的生长速度和油脂积累。本课题创新性的将铵毒性的解除与促进微拟球藻生长和积累油脂相结合,并利用比较转录组学对其机理进行研究。本文内容包含如下几个方面:1)研究了盐度、pH、碳源、氮源对微拟球藻比生长速率和油脂产率的影响。发现最适盐度为25‰,最适pH为7-8,铵和乙酸盐混养促进微拟球藻生长和油脂积累。铵对微拟球藻自养有抑制作用,而乙酸盐可以解除铵对微藻的毒性并促进微拟球藻的生长和油脂积累,其油脂相对含量可以达到38.6%,与以硝酸盐或亚硝酸盐作为氮源混养培养时藻的油脂含量相比,铵盐混养培养藻类油脂含量高出约2.7-4.4倍。亚硝酸盐和硝酸盐可以作为微拟球藻的氮源进行生长,但无明显的油脂积累。2)乙酸盐和铵盐对微拟球藻生长和积累油脂的影响。不同浓度铵盐对培养微拟球藻的影响的实验中,最佳培养条件为铵盐浓度为1 mM的混养培养,生物量达到543 mg/L,明显高于异养培养和对照组f/2生物量,且油脂产量测定为278 mg/L,与对照组的光合自养和相同铵浓度条件下的异养相比,微拟球藻的油脂相对含量提高2-5.7倍,油脂产量提高2.7-7倍。不同浓度乙酸盐对培养微拟球藻的影响的实验中,4 mM至128 mM范围内的乙酸盐浓度均增加微拟球藻的生物量和油脂含量。当乙酸盐浓度范围为4-128mM时,观察到油脂相对含量提高2.6-5.6倍,油脂产量提高3-7.7倍。3)通过比较转录组研究铵盐混养促进微拟球藻生长和积累油脂的机制。铵盐混养的CO2固定能力下降,乙酸钠是微拟球藻生长和油脂积累的主要碳源,并通过增强光合作用合成更多的NADPH,通过减弱碳固定过程来减少NADPH的消耗,从而使微拟球藻有更多的ATP和NADPH可用于合成更油脂。且铵盐混养中,微拟球藻脂肪酸合成能力增强,脂肪酸降解减少,因此可以积累大量油脂。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TE667
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 微藻概述
        1.1.1 微藻的概念及种类
        1.1.2 微藻的生物学特性
        1.1.3 微藻的应用
            1.1.3.1 微藻生产生物柴油
            1.1.3.2 微藻生产藻多糖
            1.1.3.3 微藻生产多不饱和脂肪酸
            1.1.3.4 微藻生产藻蛋白
            1.1.3.5 微藻可用于环保
            1.1.3.6 微藻的其他应用
        1.1.4 微藻应用的瓶颈
        1.1.5 传统提升微藻产量的方法
    1.2 本课题研究意义和研究内容
第二章 微拟球藻生长特性的研究
    2.1 引言
    2.2 材料与试剂
        2.2.1 藻种及培养条件
        2.2.2 仪器与设备
        2.2.3 主要试剂
    2.3 实验方法
        2.3.1 微拟球藻的纯化
        2.3.2 微拟球藻生物量及油脂含量的测定
        2.3.3 不同盐度对藻类生长和油脂生成的影响
        2.3.4 不同初始pH对藻类生长和油脂生成的影响
        2.3.5 不同有机底物对藻类生长和油脂生成的影响
        2.3.6 不同氮源对藻类生长和油脂生成的影响
        2.3.7 不同磷源对藻类生长和油脂生成的影响
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 微拟球藻的纯化
        2.4.2 不同盐度对藻类生长和油脂生成的影响
        2.4.3 不同初始pH对藻类生长和油脂生成的影响
        2.4.4 不同有机底物对藻类生长和油脂生成的影响
        2.4.5 不同氮源对藻类生长和油脂生成的影响
        2.4.6 不同磷源对藻类生长和油脂生成的影响
    2.5 本章小结
第三章 铵盐和乙酸盐对微拟球藻生长和油脂生成的影响
    3.1 引言
    3.2 材料与试剂
        3.2.1 藻种及培养条件
        3.2.2 仪器与设备
        3.2.3 主要试剂
    3.3 实验方法
        3.3.1 不同浓度铵盐对微拟球藻生物量和油脂含量的影响
        3.3.2 比较铵盐和硝酸盐对微拟球藻生物量和油脂含量的影响
        3.3.3 不同浓度乙酸盐对微拟球藻培养生物量和油脂含量的影响
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 不同浓度铵盐对微拟球藻生物量和油脂含量的影响
        3.4.2 比较铵盐和硝酸盐对微拟球藻生物量和油脂含量的影响
        3.4.3 不同浓度乙酸盐对微拟球藻培养生物量和油脂含量的影响
    3.5 本章小结
第四章 微拟球藻比较转录组测序分析
    4.1 引言
    4.2 材料与试剂
        4.2.1 藻种及培养条件
        4.2.2 仪器与设备
        4.2.3 主要试剂
    4.3 实验方法
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 各实验组微拟球藻生长和油脂积累概况
        4.4.2 微拟球藻转录组测序概况
        4.4.3 B1-na-vs A3-na转录组差异基因的统计及分析
        4.4.4 B3-na-vs A3-na转录组差异基因的统计
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
答辩委员会对论文的评定意见

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本文编号：2870543