接种密度对产油微绿球藻和三角褐指藻生长及油脂性能的影响

微藻生物柴油是新能源开发的热点之一.为了提高微藻作为生物柴油原料的性能,研究了接种密度对两种产油微藻(微绿球藻Nannochloropsis oculata和三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum)生长性能及细胞油脂特性的影响.结果表明,两种微藻细胞采收密度或采收生物量与接种密度正相关,而细胞增殖效率与接种密度负相关(P＜0.05).微绿球藻和三角褐指藻细胞油脂含量随接神密度升高而降低,微绿球藻和三角褐指藻分别在接种密度为6.0×106 cell/mL和3.0×106 cell/mL时,其细胞内中性脂比例最高.微绿球藻、三角褐指藻的饱和脂肪酸(SFA)和单不饱和脂肪酸(MUFA)比例随着接种密度的提高先升高后显著下降(P＜0.05).从生产生物柴油的效率及其品质等因素综合考虑,室验条件下,培养微绿球藻适宜接种密度为6.0×106 cell/mL;三角褐指藻适宜接神密度为2.0×106 cell/mL.     

2种海洋微藻对氮浓度生长响应的研究

以中肋骨条藻和三角褐指藻为试验材料,探讨2种海洋微藻对氮浓度的生长适应性差异。结果发现2种海洋微藻的生长速率显著受氮浓度的影响。试验结束时,氮质量浓度为0.75、7.5、75 mg/L和150 mg/L时,中肋骨条藻的叶绿素荧光值分别为139.5、816.3、881.9μg/L和868.5μg/L;三角褐指藻的叶绿素荧光值分别为54.3、572.9、974.4μg/L和976.4μg/L,说明高质量浓度氮促进海洋微藻增殖,但超出一定的氮质量浓度范围,促进作用不明显。2种海洋微藻对氮质量浓度的生长响应存在显著差异,中肋骨条藻比三角褐指藻更忍耐低氮质量浓度的胁迫。结果证实氮营养在海洋微藻生长繁殖过程中的重要性,不同微藻对氮营养的生长适应性差异是决定微藻在海洋环境中占据优势程度的一个重要因素。     

硅浓度对纤细角毛藻和三角褐指藻生长及叶绿素荧光特性的影响

在温度为23±1℃,盐度为31,光照强度为100μmol/m2.s的条件下,用含有不同硅浓度(0、12、24、48、96和384μmol/L)的培养基对中国海洋大学微藻种质库保存的纤细角毛藻(Chaetoc-eros gracilis)和三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)进行培养,研究两种硅藻一次性培养过程中,不同硅浓度对其细胞密度、叶绿素含量以及PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)的影响。单因子方差分析结果表明,硅浓度对两种硅藻的生长及光合作用均有显著影响(P<0.05)。纤细角毛藻的细胞密度、叶绿素含量和Fv/Fm比值均随着起始硅浓度的增加而增加,在96μmol/L处达到最大值,其后随着起始硅浓度的增加,上述指标反而下降。三角褐指藻的细胞密度、叶绿素含量和Fv/Fm比值均随着起始硅浓度的增加而增加,在384μmol/L处达到最大值。多重比较结果表明,纤细角毛藻和三角褐指藻生长和进行光合作用的最适硅浓度分别为96和384μmol/L。     

海洋大型绿藻条浒苔与微藻三角褐指藻相生相克作用的研究

以种群密度为变量,采用实验生态学手段研究了大型海藻条浒苔与赤潮藻类三角褐指藻间的生长竞争关系,以及条浒苔水溶性抽提液对三角褐指藻生长的影响。结果表明,在无营养盐限制条件下,低密度条浒苔(0.3~0.7 g/L)均能抑制三角褐指藻(起始浓度104cell/ml)的生长,最大抑制率为74.5%;低起始浓度(102~103cell/ml)的三角褐指藻,对条浒苔具有促生长效应,而高起始浓度(104~105cell/ml)的三角褐指藻在一定程度上抑制条浒苔的生长。条浒苔水溶性抽提液(0.3~0.7 g/L)对三角褐指藻的生长皆表现出明显的抑制效应,平均抑制率为75.2%,抑制效果较条浒苔鲜组织更为明显;其最大抑制效应(84.8%)表现在接种后的第8天,三角褐指藻的生长抑制量随条浒苔水溶性抽提液浓度的增加而增大。表明条浒苔可能通过相生相克作用影响共培养体系中三角褐指藻的生长。     

甘油对湛江等鞭金藻生长及细胞内多糖累积的影响

采用单因素试验方法研究富氮及限氮两种培养体系下甘油浓度(41、110、206mmol/L)对湛江等鞭金藻生长及细胞内多糖累积的影响。试验结果显示,当甘油浓度为41mmol/L时湛江等鞭金藻的细胞密度、细胞内多糖含量及产量均比其他两种甘油浓度时的值高,其中富氮培养体系的细胞密度、细胞内多糖含量及产量分别为7.73×107个/mL、16.21%和0.32g/L,限氮培养体系的细胞密度、细胞内多糖含量及产量依次为5.29×107个/mL、54.43%和1.02g/L。表明培养体系中甘油浓度低而氮含量高时有利于细胞生长(前者是后者的1.46倍),而甘油和氮含量均少时利于细胞积累多糖(后者的多糖含量和产量分别是前者的3.36倍和3.19倍)。在两种培养体系下,随着甘油浓度的增加,湛江等鞭金藻的细胞密度及藻细胞内累积的多糖呈降低趋势,说明高浓度甘油抑制湛江等鞭金藻细胞生长和细胞内多糖的累积。因此,为提高湛江等鞭金藻细胞内的多糖产量,应在接种时添加低浓度甘油的限氮培养体系中培养湛江等鞭金藻,这些结果可为高值天然产物的生产提供参考。     

6种微藻生长及脂肪累积对氮含量变化的响应

研究了绿色巴夫藻、米氏凯伦藻、球等鞭金藻、三角褐指藻、海水小球藻、衣藻的生长及脂肪累积对氮含量变化的响应。试验结果表明,6种微藻生长及总脂对不同氮含量均有一定程度的响应。微藻生长,绿色巴夫藻、米氏凯伦藻、球等鞭金藻3种微藻响应明显,绿色巴夫藻以氮含量100%组生长最快,第10d时,比氮含量40%组快512%,比氮含量20%组及60%组分别快62%、61%;米氏凯伦藻氮含量80%组生长最快,第10d达到最高值,超出其他试验组约60%;球等鞭金藻氮含量80%组最快,第10d生长量超过100%试验组67%;三角褐指藻、海水小球藻、衣藻响应程度小于其他微藻。总脂积累,三角褐指藻氮含量80%组总脂含量最高,达细胞干质量的80.77%,是氮含量100%组2.5倍;绿色巴夫藻氮含量60%组最高,达细胞干质量的73.68%,是氮含量100%组3.4倍;其他4种微藻在降低氮含量后,总脂均超过细胞干质量的30%。三角褐指藻在生物柴油制备方向极具开发前景。     

不同营养盐浓度对6种海洋微藻群落演替的影响

在不同的营养盐总体浓度(2f、f/2、f/8培养基)、不同的氮质量浓度(299.2、74.8、18.7mg/L)、不同的磷质量浓度(17.6、4.4、1.1mg/L)和不同的铁质量浓度(15.6、3.9、0.98mg/L)下,对三角褐指藻、杜氏盐藻、米氏凯伦藻、小新月菱形藻、青岛大扁藻和前沟藻进行混合培养试验,采用恒定最终密度法研究营养盐浓度对6种海洋微藻群落演替的影响。试验结果表明,在高营养盐浓度(2f培养基)时绿藻占优势,占总细胞密度的75.6%,随着营养盐浓度的降低,硅藻竞争力上升,在低营养盐浓度(f/8培养基)时,硅藻占总细胞密度的57.0%。在氮高质量浓度(299.2mg/L)时,硅藻占优势,占总细胞密度的55.7%,随着氮质量浓度降低,硅藻竞争力下降;在氮低质量浓度(18.7mg/L)时,硅藻和绿藻比例分别是46.6%和48.3%。在磷高质量浓度(17.6mg/L)下,绿藻占优势,占总细胞密度的63.6%,随着磷质量浓度降低,硅藻逐渐占优势;在磷低质量浓度(1.1mg/L)时,硅藻细胞比例为54.3%。硅藻在铁高质量浓度(15.6mg/L)和低质量浓度(0.98mg/L)时,都能占有一定的竞争优势,分别占总细胞密度的71.5%和52.1%。在所有的处理组中,甲藻的生长均受到抑制,只占总细胞密度的很小一部分。     

不同氮营养盐对赫氏颗石藻和三角褐指藻中DMSP含量的影响

二甲基巯基丙酸内盐(dimethylsulfoniopropionate, DMSP)是地球上重要的有机硫化合物之一，在全球硫循环和气候调节等方面发挥着重要作用。浮游植物是海洋环境中DMSP的主要生产者，而氮营养盐是影响浮游植物产生DMSP的重要因素之一。本研究以赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi) (DMSP高产量藻)与三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)(DMSP中等产量藻)为对象，通过室内培养实验，对比分析了在不同氮营养盐浓度及不同氮营养盐类型条件下，2种藻培养液中颗粒态DMSP (DMSPp)的含量及其与藻密度、单细胞DMSPp含量的关系。研究发现，不同氮营养盐浓度或氮营养盐类型对赫氏颗石藻单细胞DMSPp含量影响较小(P>0.05)，培养液中的DMSPp浓度主要受藻细胞密度影响；而不同氮营养盐浓度或氮营养盐类型对三角褐指藻单细胞的DMSPp含量影响显著(P<0.05)，培养液中的DMSPp浓度主要受藻的单细胞DMSPp含量影响。例如，对于三角褐指藻来说，低NO3–浓度(0 μmol/L)培养组单细胞DMSPp平均含量是高NO3–浓度(1 764 μmol/L)培养组的11倍；在不同氮营养盐类型下，NaNO3培养组中总DMSPp的平均浓度分别为NH4Cl和CH4N2O培养组的3~4倍。推测以上差异可能与DMSP在不同藻类中的生理作用存在差异有关。     

四种化学试剂对三种藻液的浓缩试验

采用Al2(SO4)3、MnSO4、ZnSO4、CuSO4四种化学试剂对小球藻(Chlorelasp.)、微绿球藻(Nannocholrisoculata)、三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)的藻液进行了浓缩试验,结果表明对细胞密度为650万个/mL的小球藻,采用Al2(SO4)3、ZnSO4浓缩效果较佳,最适质量分数为0.03g/L;对细胞密度为2071万个/mL的微绿球藻,采用Al2(SO4)3浓缩效果较佳,最适质量分数为0.01g/L;对细胞密度为733万个/mL的三角褐指藻,采用Al2(SO4)3、CuSO4浓缩比较适宜,最适质量分数在0.1g/L左右。     

不同种类浮游植物对CO_2浓度升高的响应

本研究采用实验生态学的方法,以金藻、硅藻、绿藻3个门中的4种常见饵料藻叉鞭金藻(Dicrateriasp.)、三角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)、小球藻(Chlorellavulgaris)和亚心形扁藻(Platymonas subcordiformis)为研究对象,分析比较不同浮游植物的细胞数量和质量对CO_2浓度升高引起的海水酸化的响应情况。结果显示,与对照组相比,(1)CO_2浓度升高显著提高了这4种藻的生长速率(P0.05);其中,亚心形扁藻平均比生长速率最高,比对照组高出13.5%;小球藻次之,为5.9%;叉鞭金藻和三角褐指藻均为2.2%。(2) CO_2浓度升高使浮游植物细胞内的碳(C)含量增加、氮(N)含量降低,C/N提高;种间差异较大,其中,亚心形扁藻的C/N、C/P值、小球藻的C/P值和三角褐指藻的C/N值显著提高,叉鞭金藻不显著。(3)CO_2浓度升高使小球藻单位细胞叶绿素a含量显著提高,小球藻通过提高光合作用能力促进生长,而另外3种藻叶绿素a含量与对照组无显著差异;三角褐指藻最大光化学量子产量(Fv/Fm)在实验初期显著升高;叉鞭金藻非光化学淬灭(NPQ)显著降低,快速光曲线初始斜率(α)显著增加;三角褐指藻和亚心形扁藻潜在的最大光合作用能力(rETR_(max))显著升高(P0.05),但CO_2浓度升高对4种藻的光化学淬灭(qP)均没有显著影响(P0.05)。可见,亚心形扁藻、小球藻和三角褐指藻在高CO_2浓度下虽然生长速率加快,但营养质量降低。不同种类的浮游植物对CO_2浓度升高的响应不同,这种差异可能会使未来海洋浮游植物群落结构发生变化;浮游植物C/N、C/P值的改变可能通过食物链对次级生产者,诸如浮游动物、滤食性贝类等产生影响。