论文摘要
作为最具发展前景的生物柴油原料之一,微藻有其潜在的优势,如高产油率、减少二氧化碳排放、生产附加值副产品、耐受不适合传统农业生产的不利环境等,目前利用微藻来生产生物能源在经济上面临巨大的挑战,其根本原因在于生产成本过高。因此提高微藻油脂的生产效率,降低培养成本是解决微藻生物能源技术产业化的关键途径。通过生理调控和遗传改造的方法提高微藻细胞中脂质,特别是甘油三脂(TAG)的含量,并提高微藻油脂生产能力,被认为实现产油微藻高效低成本培养的关键解决方案之一。因此,了解有关藻类细胞中脂质积累的生理机制是非常重要的。本实验以海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为模式藻种,研究了氮磷浓度、光强、培养时间等对其生长和油脂积累,包括总脂和甘油三脂含量的影响,从而揭示微藻油脂积累诱导机制,为培养条件和培养方式的优化,并可结合遗传调控,最终为制备生物柴油提供理论依据。主要实验结果如下:(1)比较了不同三角褐指藻藻种的生长和油脂积累差异。结果表明,诱导后,三个藻种生长情况无显著差异,三个藻种总脂含量相当,504的TAG含量在细胞和总脂中都达到最高,分别为66.24%和29.88%,501和503TAG的积累都低于504,相对于初始含量,总脂和TAG含量都有非常显著的提高。最终选择504藻种为目标藻种进行下一步实验研究。(2)探究了氮磷对三角褐指藻生长和油脂积累的影响。结果表明,过量氮磷并不能促进三角褐指藻的生长,却明显抑制油脂的积累;细胞可储存过量的磷,将吸附过量磷的藻细胞置于缺磷环境,不能诱导油脂的积累,因此表明油脂,尤其是TAG积累只直接受细胞的内部调控;营养不足(缺氮缺磷)时,总脂的提高是通过TAG的积累实现的;氮或磷的缺乏都能抑制藻的细胞生长并诱导油脂的积累,但只要氮、磷任何一方过量,油脂的诱导效应均受到抑制;海水由于本身同时缺氮缺磷,因此其是一个良好的油脂诱导培养基。(3)研究了光照对三角褐指藻生长和油脂积累的影响。结果表明,充足的光照是油脂积累,尤其是TAG合成比不可少的条件,微弱的光照或黑暗条件对TAG的积累都有明显的抑制作用;但营养不足时,过量的光照不能促进油脂的积累,营养充足时,过量的光照也未能导致明显的油脂积累,这些都表明强光照不是诱导微藻细胞油脂积累的充分条件。(4)研究了培养时间对三角褐指藻生长和油脂积累的影响。结果表明,随着培养时间的推进,细胞中总脂含量和TAG含量都呈明显上升趋势,第0、1、2、4、8天分别为48.72%、52.44%、54.12%、61.02%、69.53%和30.33%、35.87%、47.88%、53.04%、61.59%;而TAG在总脂中的含量从第2天开始就无明显变化;干重的变化并不明显。