基于代谢组学技术研究不同营养方式对普通小球藻生理代谢的影响
发布时间：2021-01-29 21:37
研究开发微藻高密度培养技术是微藻生物技术领域的重要研究内容之一。在光合自养、混合营养和异养等三种营养方式中,混合营养模式被认为是高密度培养微藻和生物合成微藻高附加值代谢物（如色素、油脂和蛋白）的理想模式,但是目前对微藻混合营养生长机理的认识还不全面深入。本论文以普通小球藻（Chlorella vulgaris 31）为实验材料,在研究其生理生化及细胞组分的基础上,借助流式细胞技术、电镜观测技术、代谢组学技术分析了C.vulgaris 31在自养、异养和混合营养等三种不同营养方式下的生长动力学、生化组分、细胞结构、内在代谢网络变化及其相关代谢途径。主要研究结果如下:（1）不同营养方式下C.vulgaris 31的生理生化响应机制相比光合自养,添加碳源可以有效提高藻细胞的生物量浓度、比生长速率与产率,其中葡萄糖的效果最好。在光合自养、混合营养与异养条件下培养C.vulgaris 31,藻细胞的生物量浓度、产率与比生长速率均表现为混合营养>异养>光合自养,且葡萄糖浓度越大促进效果越明显。此外,碳源的增加抑制了光合色素与蛋白质的合成,促进了油脂与碳水化合物的合成。（2）不同营养方式...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
论文实验设计思路及框架
第2章不同营养方式下普通小球藻的生理生化响应机制18图2-1普通小球藻全波长扫描Fig.2-1WavelengthscanningofC.vulgaris312.3.2光照强度对C.vulgaris31生长的影响2.3.2.1藻细胞生长曲线、比生长速率以及产率各种藻类一般都存在某个最适合生长的光强范围，在此光强范围内能够有效地推动藻细胞的生长速率。C.vulgaris31在不同光照强度下（0、3000、5000、7000、12000Lux）培养7天的生长曲线如图2-2所示。从图中可以得到：藻细胞在光合自养、混合营养2g/L以及混合营养10g/L组的生长趋势均表现相一致。在光照强度0-5000Lux范围内，三种不同营养方式下C.vulgaris31的生长均随着光照强度的增加而增强，在光强为5000Lux时生物量浓度分别达到最大值（0.579g/L、3.066g/L、3.132g/L）。当光照强度达到7000-12000Lux时，藻细胞的生长开始下降，这主要是出现了光饱和现象，限制了藻细胞对光能的有效利用。由表2-4a、2-4b、2-4c可以看出，在3种不同的培养方式下，C.vulgaris31的比生长速率与产率均随着光照强度的增强而增加，当光照强度达到5000Lux时，分别获得最大的比生长速率（0.625d-1、1.383d-1、1.439d-1）与产率（0.226g·L-1·d-1、0.630g·L-1·d-1、0.629g·L-1·d-1），此后，随着光照强度的继续增加，藻细胞的比生长速率与产率开始降低。在光照强度为5000Lux时，C.vulgaris31在三种不同营养方式下的比生长速率分别是光照强度为0Lux时的24倍、1.16倍和1.18倍，生物量产率分别是光照强度为0Lux时的4.8倍、2.13倍和1.24倍。以上结果表明，光照强度对C.vulgaris31的生长及生物量的积累均具有显著影响。在一定的光照强度范围内，光照越强藻细胞生长越快，生物量积累越多，而当光照强度超过一定的范围时，对藻细胞的生长开
第2章不同营养方式下普通小球藻的生理生化响应机制19图2-2不同光强对普通小球藻生长曲线的影响Fig.2-2EffectsofdifferentlightintensityongrowthcurveofC.vulgaris31表2-4a不同光强对普通小球藻比生长速率、产率的影响（光合自养）Table2-4aEffectsofdifferentlightintensityonthespecificgrowthrateandyieldofC.vulgaris31（Photoautotrophy）Lightintensity(Lux)Specificgrowthrate(d-1)Biomassproductivity(g·L-1·d-1)0300050007000120000.026±0.01a0.432±0.04c0.625±0.05d0.148±0.07b0.104±0.04b0.047±0.03a0.208±0.04c0.226±0.07d0.161±0.08b0.160±0.05b注：a、b、c和d表示各组之间的显著性差异（P<0.05）;Note:aandbandcandddenotedthesignificantdifferencesbetweentreatments（P<0.05）.
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物代谢组学样品前处理方法研究进展[J]. 王希越,田媛媛,李秋颖,连丽丽,娄大伟. 科技展望. 2016(36)
[2]437例三磷酸腺苷不良反应的文献分析[J]. 袁兴东,徐瑾,钟长鸣,周鹃,徐玉茗. 中国药物警戒. 2016(02)
[3]大规模微藻光生物反应器的研究进展[J]. 刘玉环,黄磊,王允圃,阮榕生,郑洪立,巫小丹,万益琴. 生物加工过程. 2016(01)
[4]微生物代谢组学研究及应用进展[J]. 席晓敏,张和平. 食品科学. 2016(11)
[5]不同营养方式对普通小球藻生长代谢及生化组分的影响[J]. 孔维宝,汪洋,杨红,葸玉琴,韩锐,牛世全. 微生物学报. 2015(03)
[6]微藻油脂的研究进展[J]. 翟映雪,梁成伟,张伟,于建生. 食品工业科技. 2014(17)
[7]气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）的应用研究进展[J]. 陈晓水,侯宏卫,边照阳,唐纲岭,胡清源. 质谱学报. 2013(05)
[8]2,2’,4,4’-四溴联苯醚（BDE-47）对米氏凯伦藻的毒性效应[J]. 张鑫鑫,唐学玺,姜爽,袁梦琪,刘艳芬,周斌. 海洋环境科学. 2013(04)
[9]气相色谱-质谱联用技术及其在代谢组学中的应用[J]. 李娟,任路静,孙冠男,黄和. 生物工程学报. 2013(04)
[10]不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响[J]. 刘香华,刘雷,曾慧卿. 安全与环境学报. 2012(03)
博士论文
[1]基于组学技术分析日粮碳水化物平衡及热应激对奶牛机体代谢的影响机制[D]. 马露.中国农业科学院 2017
[2]CO2驱动下能源微藻代谢调控机制的多组学分析[D]. 彭慧峰.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]缺氧和CO2环境下对饥饿诱导的胃癌细胞自噬功能的影响[D]. 顾俊菁.南昌大学 2019
[2]空间辐射与模拟重离子辐射水稻蛋白质组比较分析[D]. 韩璐.大连海事大学 2017
[3]湛江等鞭金藻氮营养胁迫条件下的代谢组学研究[D]. 张元圣.大连工业大学 2015
[4]白腐真菌漆酶诱导表达的机制研究[D]. 刘丽.西南大学 2015
[5]三种微藻比较代谢组学及脂含量提高的研究[D]. 牛艳红.天津大学 2012
[6]微生物对异养小球藻生长及代谢产物影响的研究[D]. 钱文倩.上海交通大学 2008
本文编号：3007650
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
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第2章不同营养方式下普通小球藻的生理生化响应机制18图2-1普通小球藻全波长扫描Fig.2-1WavelengthscanningofC.vulgaris312.3.2光照强度对C.vulgaris31生长的影响2.3.2.1藻细胞生长曲线、比生长速率以及产率各种藻类一般都存在某个最适合生长的光强范围，在此光强范围内能够有效地推动藻细胞的生长速率。C.vulgaris31在不同光照强度下（0、3000、5000、7000、12000Lux）培养7天的生长曲线如图2-2所示。从图中可以得到：藻细胞在光合自养、混合营养2g/L以及混合营养10g/L组的生长趋势均表现相一致。在光照强度0-5000Lux范围内，三种不同营养方式下C.vulgaris31的生长均随着光照强度的增加而增强，在光强为5000Lux时生物量浓度分别达到最大值（0.579g/L、3.066g/L、3.132g/L）。当光照强度达到7000-12000Lux时，藻细胞的生长开始下降，这主要是出现了光饱和现象，限制了藻细胞对光能的有效利用。由表2-4a、2-4b、2-4c可以看出，在3种不同的培养方式下，C.vulgaris31的比生长速率与产率均随着光照强度的增强而增加，当光照强度达到5000Lux时，分别获得最大的比生长速率（0.625d-1、1.383d-1、1.439d-1）与产率（0.226g·L-1·d-1、0.630g·L-1·d-1、0.629g·L-1·d-1），此后，随着光照强度的继续增加，藻细胞的比生长速率与产率开始降低。在光照强度为5000Lux时，C.vulgaris31在三种不同营养方式下的比生长速率分别是光照强度为0Lux时的24倍、1.16倍和1.18倍，生物量产率分别是光照强度为0Lux时的4.8倍、2.13倍和1.24倍。以上结果表明，光照强度对C.vulgaris31的生长及生物量的积累均具有显著影响。在一定的光照强度范围内，光照越强藻细胞生长越快，生物量积累越多，而当光照强度超过一定的范围时，对藻细胞的生长开
第2章不同营养方式下普通小球藻的生理生化响应机制19图2-2不同光强对普通小球藻生长曲线的影响Fig.2-2EffectsofdifferentlightintensityongrowthcurveofC.vulgaris31表2-4a不同光强对普通小球藻比生长速率、产率的影响（光合自养）Table2-4aEffectsofdifferentlightintensityonthespecificgrowthrateandyieldofC.vulgaris31（Photoautotrophy）Lightintensity(Lux)Specificgrowthrate(d-1)Biomassproductivity(g·L-1·d-1)0300050007000120000.026±0.01a0.432±0.04c0.625±0.05d0.148±0.07b0.104±0.04b0.047±0.03a0.208±0.04c0.226±0.07d0.161±0.08b0.160±0.05b注：a、b、c和d表示各组之间的显著性差异（P<0.05）;Note:aandbandcandddenotedthesignificantdifferencesbetweentreatments（P<0.05）.
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物代谢组学样品前处理方法研究进展[J]. 王希越,田媛媛,李秋颖,连丽丽,娄大伟. 科技展望. 2016(36)
[2]437例三磷酸腺苷不良反应的文献分析[J]. 袁兴东,徐瑾,钟长鸣,周鹃,徐玉茗. 中国药物警戒. 2016(02)
[3]大规模微藻光生物反应器的研究进展[J]. 刘玉环,黄磊,王允圃,阮榕生,郑洪立,巫小丹,万益琴. 生物加工过程. 2016(01)
[4]微生物代谢组学研究及应用进展[J]. 席晓敏,张和平. 食品科学. 2016(11)
[5]不同营养方式对普通小球藻生长代谢及生化组分的影响[J]. 孔维宝,汪洋,杨红,葸玉琴,韩锐,牛世全. 微生物学报. 2015(03)
[6]微藻油脂的研究进展[J]. 翟映雪,梁成伟,张伟,于建生. 食品工业科技. 2014(17)
[7]气相色谱-串联质谱（GC-MS/MS）的应用研究进展[J]. 陈晓水,侯宏卫,边照阳,唐纲岭,胡清源. 质谱学报. 2013(05)
[8]2,2’,4,4’-四溴联苯醚（BDE-47）对米氏凯伦藻的毒性效应[J]. 张鑫鑫,唐学玺,姜爽,袁梦琪,刘艳芬,周斌. 海洋环境科学. 2013(04)
[9]气相色谱-质谱联用技术及其在代谢组学中的应用[J]. 李娟,任路静,孙冠男,黄和. 生物工程学报. 2013(04)
[10]不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响[J]. 刘香华,刘雷,曾慧卿. 安全与环境学报. 2012(03)
博士论文
[1]基于组学技术分析日粮碳水化物平衡及热应激对奶牛机体代谢的影响机制[D]. 马露.中国农业科学院 2017
[2]CO2驱动下能源微藻代谢调控机制的多组学分析[D]. 彭慧峰.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]缺氧和CO2环境下对饥饿诱导的胃癌细胞自噬功能的影响[D]. 顾俊菁.南昌大学 2019
[2]空间辐射与模拟重离子辐射水稻蛋白质组比较分析[D]. 韩璐.大连海事大学 2017
[3]湛江等鞭金藻氮营养胁迫条件下的代谢组学研究[D]. 张元圣.大连工业大学 2015
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[5]三种微藻比较代谢组学及脂含量提高的研究[D]. 牛艳红.天津大学 2012
[6]微生物对异养小球藻生长及代谢产物影响的研究[D]. 钱文倩.上海交通大学 2008
本文编号：3007650
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