微藻生长参数指标与种间竞争能力的关系研究

采用中国淡水系统中常见的5种微藻为实验对象,通过获取各微藻的生长参数指标,并依据指标大小对其竞争能力进行预测,进而开展微藻竞争实验,记录微藻的种间竞争结果并与预测结果进行对比。结果表明:基于生长参数指标,预测各微藻的竞争能力从大到小依次为羊角月牙藻集星藻盘星藻四尾栅藻鼓藻。微藻的竞争表现也大多与预测结果相一致,如羊角月牙藻具有最强的竞争力,盘星藻和集星藻的竞争能力居中且较为接近。然而,鼓藻的竞争力并不总是最弱,表明微藻初始密度可能会对种间竞争结果产生一定的影响作用。     

利用藻菌共生体系强化养猪废水厌氧消化液培养微藻

利用养猪废水厌氧消化液培养微藻是一项极具潜力的污水资源化技术,如何强化微藻产量是该技术领域的研究热点。本研究在利用养猪废水厌氧消化液培养微藻时,通过投加活性污泥,构成藻菌共生体系,并对关键工艺参数(藻菌比例、微藻接种浓度以及光照周期)进行优化,分析藻菌共生系统培养微藻以及回收氮磷的适宜条件和相关机理。结果表明,在适宜的藻菌比(1∶0.2)条件下,藻菌共生系统有利于提高微藻生长量以及氮磷的回收效率。在优化的接种浓度和光照条件下,进一步运行藻菌共生反应器和微藻纯培养反应器,前者有利于提供微藻生长的碳源,维持体系的酸碱环境,从而提高微藻的生长限值,水力停留时间(HRT)为2 d时,可收获更多的微藻生物质(0.16 g·L~(-1)·d~(-1)),相对于微藻纯培养反应器提高了117%。延长HRT至12 d,微藻呈现二次生长,并且具有较好的污染物去除率。     

基于LED的微藻植物工厂光源系统设计

文章提出并实现了基于LED的微藻植物工厂光源系统,对能源微藻培养光需特性及其随生长阶段变化规律的全新认知,研究所针对的能源微藻植物工厂的LED光环境优化机理及调控方法在提示能源微藻光能转化、光合固碳及油脂高效合成的机制,并提高微藻培养速率及提高油脂产量具有很好的理论与实际意义。     

曝二氧化碳气体对近具刺链带藻在高氨氮废水中生长的影响

养猪废水中丰富的氨氮可为微藻生长提供充足的养分,但是高质量浓度的氨氮会抑制微藻生长。以近具刺链带藻为对象,考查微藻在不同质量浓度的氨氮废水中的生长情况,同时探讨曝二氧化碳气体对微藻在高氨氮废水中生长的影响。结果表明,当初始氨氮的质量浓度为350~900 mg·L^-1时,近具刺链带藻的生长受到明显抑制,培养7 d后,各处理微藻的生物量仅增加0.08~0.13 g·L^-1。对不同质量浓度的氨氮废水进行曝二氧化碳气体处理后,微藻的生长情况明显改善,各处理的生物量增加了0.32~0.47 g·L^-1。未曝气处理的废水pH值呈下降趋势,7 d后下降了约0.50;而曝气条件下废水的pH值呈先增加后下降趋势,第1天到第2天上升了约1.50,从第2天开始至第7天,下降了约0.40。试验条件下氨氮的去除率在3.76%~20.10%。研究结果证实,过高质量浓度的氨氮确实会抑制微藻的生长,但通过曝二氧化碳气体的形式可以改善微藻在高质量浓度氨氮废水中的生长情况。     

日照和蒸散发量对微藻生长的影响

【目的】微藻是可以进行光合作用的水生生物,不仅可用作为生产生物柴油的原料,同时也可用于生产高蛋白食物和动物饲料等。微藻生长不与陆生植物竞争土地资源,其整体应用对可持续农业发展的潜力巨大。高产量微藻养殖对微藻整体产业发展至关重要,以室外硅藻养殖为实例,探讨生长阶段光照和需水量等要素与产量的关系,为大规模养殖管理提供指导。【方法】利用深圳兆凯生物能源研究中心室外硅藻养殖平台,研究硅藻养殖的适宜设备和生长条件,收集开放式光反应器硅藻养殖系统生长阶段的每日产量数据;同时从深圳市气象局和深圳大学城北大气象观测站收集相应的温度、光照、湿度等气象资料。通过光合作用模型量化硅藻生长的光照需求,同时利用SIMMETEO模型结合温度、光照、湿度等气象要素模拟硅藻生长过程的日蒸散发量。最终通过统计分析建立光照、水分需求量和硅藻产量的关系模型,研究其对硅藻生长的影响。【结果】在年均温度较高的地区,相较于太阳辐射等气象因素,温度对硅藻日产量的影响相对较小,其线性拟合优度R²=0.464。太阳辐射对硅藻日产量影响显著,其线性拟合优度R2=0.656。同时,太阳辐射与蒸散发量有显著相关性,其sigmoidal曲线拟合优度达0.962。当每日太阳辐射值为9.67-12.67 MJ•m-2时,其对硅藻的蒸散发量影响最大;当每日太阳辐射值超过12.67 MJ•m-2时,硅藻的日蒸散发量不再随太阳辐射增大而增加,维持在4.63 mm左右,表明该生长系统的水分需求已达饱和。蒸散发量实际代表硅藻生长阶段的水需求量,硅藻日产量与日蒸散发量的线性拟合优度R2=0.637,表明蒸散发量对硅藻生长也有显著影响,硅藻生长需要适当的水分供给,当水分供给受限,不能满足生长需求,产量增长则受到限制;同时,硅藻生物量的增加也会导致水需求量的不断增大,以满足生理生化过程。【结论】太阳辐射和蒸散发对微藻生长有显著影响,是提高微藻产量时必须考虑的重要因素。硅藻需水量相比光照需求,更易量化和控制,研究硅藻的蒸散发量可以明确硅藻实际生长过程中的水分需求,为有效地进行水分供给提供依据,可应用为微藻养殖供水管理方面的有效工具。     

微藻生物柴油的研究进展

作为化石燃料的替代品,生物柴油具备特殊的优势。微藻是一种CO2固定效率及油脂含量高、生长周期短、不影响食物安全保障的单细胞生物,是生物柴油的理想来源。综述了产油微藻的培养、收获及生物柴油制备等相关技术的发展现状,并提出了发展过程中出现的问题及对策,最后对微藻生物柴油技术的发展前景进行了展望。     

利用微藻处理废水研究进展

废水处理是环境保护中的重要环节,传统废水处理方法有一定的局限性.微藻具有生长速率快、光合速率强、含高价值生物质及可以固定二氧化碳等特点,其可利用废水中的碳、氮、磷等作为营养物质进行生长,利用微藻处理废水是一种经济可行的污水资源化方案.本文从微藻对废水中污染物的利用机制、微藻对不同废水的处理性能、微藻处理废水时所受影响因...     

利球等鞭金藻生长抑制物的抑藻机理

    通过球等鞭金藻生长抑制物(1-羟基,丙二酸二乙酯-十二烯酸异丙酯)对6种海洋微藻(牟氏角毛藻、纤细角毛藻、三角褐指藻、新月菱形藻、扁藻和盐藻)的生长及细胞内主要生化成分的影响,对该抑藻物质的抑藻机理进行探讨.结果表明,该生长抑制物对6种微藻生长不仅具有明显的抑制作用,而且对微藻细胞内的一些主要生化成分有显著的影响.在该抑制物作用下,6种微藻细胞内的叶绿素含量显著降低,丙二醛含量以及胞外可溶性蛋白质和多糖含量明显提高,硝酸还原酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性也有不同程度的升高或降低.可见,球等鞭金藻生长抑制物是通过对微藻细胞内的某些主要生化成分的合成过程及其活性的调控,实现对微藻藻细胞的生长控制.     

微藻自絮凝采收工艺研究

[目的]研究微藻低成本采收工艺。[方法]通过对微藻表面电荷与细胞自絮凝关系的研究,获得细胞自絮凝的机理。明确pH、微藻养殖深度、微藻细胞浓度和日辐射量对微藻细胞表面的影响,分析影响试验结果的主要因素,总结出微藻自絮凝条件。[结果]在750 nm处吸光度(OD_(750nm))大于5.0、液层深度2 cm、日辐射量16.2~28.1 MJ/(m~2·d)时,3~5 h均可实现自絮凝沉降,沉降率均在75%以上。[结论]该研究可为微藻低成本自絮凝采收提供理论依据。     

微藻营养液对水稻生长及降低重金属污染效果初探

为明确微藻营养液对水稻生长及降低重金属污染的效果,在水稻播前1天的苗床上、秧苗2叶1心期和水稻分蘖盛期各施1次微藻营养液,试验结果表明,施用微藻营养液能使秧苗株高、根长和根数增加,秧苗生物量增幅20％左右,加快水稻返青分蘖,成熟期提早3～5天,增产率达5.2％～28.3％.同时,施用微藻营养液能降低稻谷中镉、汞的含量,...     

能源微藻油脂积累及油脂含量检测技术研究进展

对于生物质能源的原料,人们的目光逐渐从陈化粮、木质素、动物油脂等转向微型藻类,因其具有可养殖、可再生、生长周期短、分布广泛、可进行光合作用、环境适应能力强、产量高等突出特点,吸引了国内外众多科研和产业人员的目光。通过综合现有的微藻油脂生产的相关报道,从当前研究报道的产油微藻的种类、影响油脂积累的营养和环境因素的分析,结合油脂含量检测的方法对微藻油脂含量进行评估,对比得出布朗葡萄藻藻和部分链带藻的产脂能力更具优势,其油脂含量能达到细胞干重的60%以上,另外,通过优化培养条件、基因手段干预等措施可以获得高产油脂的微藻,其产油能力要比野生株提高20%以上,并综合阐述了国内外微藻产油的研究进展,为后续的研究计划和产业化提供参考。     

深圳湾水域微藻的分离及分子生物学鉴定

微藻应用广泛,微藻生物燃料是近年研究热点.深圳的地理和气候条件都非常适宜微藻的生长,具有丰富的微藻资源.从深圳湾水域3个不同位置分别采集了表层和深层(5 m)的水样,利用Soil extrat培养基和Kuhl培养基对水样中的微藻进行分离.将分离得到的菌株扩大培养后提取其基因组DNA,经聚合酶链式反应(PCR)放大18S rRNA,利用内切酶st Ⅰ和TaqⅠ对PCR产物进行双酶切反应以筛选不同的菌株.将不同菌株的PCR产物测序后通过与美国国家生物技术信息中心数据库比对,确定微藻品种.共得到微藻菌株71个,分属于16个不同的属,利用MEGA 5软件建立了系统发育树.同时,初步建立了深圳本地微藻种质资源库.     

组学技术及其在微藻研究中的应用

微藻是最有前景的生物原料及对环境友好的生物能源提供者。近年来,微藻与组学技术结合探究分子作用机理的研究日益增多。阐述微藻在组学方面的研究进展,分别从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、细胞组学5大组学方面进行了综述,阐述了组学技术在微藻研究中的应用,并对微藻的研究前景进行了总结与展望,以期进一步认识微藻的生理过程、基因功能、代谢机制及其在产油、制氢、固碳等方面的应用。     

埃氏小球藻去鸡场废水氮磷效果及总脂积累的研究

[目的]规模化畜禽养殖已造成严重的废水污染,本研究拟建立微藻净化畜禽废水技术体系,以期有效脱氮除磷和同时获得大量高脂含量的微藻生物质。[方法]通过检测一养鸡场废水中氮磷等污染成分,并以其为研究对象,选用埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,系统分析该微藻在不同稀释倍数的鸡场废水中的生长表型、脱氮除磷效率及油脂产率。[结果]在鸡场废水原液及2倍稀释液中,埃氏小球藻的生长均受到了显著抑制(P0.05),除氮率和油脂产率均较低;在高稀释倍数(≥4倍)的废水中,微藻生长迅速,并且氮磷去除率高达80.3%和75.0%;藻细胞油脂含量随废水稀释倍数的增加而增加,最高达34.6%。[结论]在鸡场废水原液和低倍稀释的废水中,埃氏小球藻生长受阻;在稀释4倍以上的废水中,藻细胞生长良好、脱氮除磷效率和油脂产率均较高。利用微藻处理鸡场废水,既可高效去污,又可获得富油的微藻生物质。这为后续建立基于微藻净化畜禽废水联产生物柴油等高值微藻产品的生产工艺奠定了技术基础。     

两株热带淡水微藻的海水驯化及其总脂含量变化

对实验室新分离的网状空星藻(Coelastrum reticulatum)及栅藻(Scenedesums sp.)进行海水驯化,并考察了驯化期间两株藻的生长状况及总脂含量的动态.结果表明,盐度的增加刺激了微藻生长,驯化最初对藻类油脂积累有不利影响,随着驯化工作的进行,微藻总脂含量逐步上升.最终获得了可在海盐含量为25‰的培养基中生长的藻株,并且总脂含量与驯化前相比无明显差距,达到了海水驯化的目的.     

5种微藻及其密度对铜绿微囊藻生长的影响

以同周期单独培养的微藻生长密度为对照,采用等重复两因素完全随机试验设计开展淡水养殖池塘中5种常见微藻即淡水小球藻(C.vulgaris)、四尾栅藻-FACHB-1297(S.quadricauda)、蹄形藻(K.lunaris)、鱼腥藻-FACHB-1299(Anabaena Broy sp.)、颤藻-FACHB-1120(Oscillatoria sp.)及其密度对铜绿微囊藻(M.aeruginosa)生长影响的研究。结果表明:5种微藻的初始密度对铜绿微囊藻的生长有显著影响,当铜绿微囊藻初始密度最小为4.5×105个/mL时,呈现5种微藻密度增加对铜绿微囊藻生长抑制效果越明显的规律,而当铜绿微囊藻的初始密度较高时,则5种微藻密度的增加对铜绿微囊藻生长抑制效果不明显,同时铜绿微囊藻的初始密度不同也显著影响微囊藻的生长。t检验结果也表明:铜绿微囊藻在分别与淡水小球藻、鱼腥藻、颤藻混合培养时,生长速度均显著受到抑制,而与四尾栅藻混合培养时,生长速度受到抑制不显著。因此试验用5种微藻中,淡水小球藻、鱼腥藻、颤藻均对铜绿微囊藻生长有抑制作用,且淡水小球藻对微囊藻生长抑制效果最明显,蹄形藻对微囊藻的生长促进作用明显。通过竞争参数计算几种微藻对铜绿微囊藻的竞争抑制强度从大到小依次为淡水小球藻、鱼腥藻、颤藻、四尾栅藻、蹄形藻。     

微藻中二酰基甘油酰基转移酶基因（DGAT）结构及进化分析

从数据库中获取微藻及高等植物中的二酰基甘油酰基转移酶基因(DGAT),对4种酶通过基因和蛋白质结构的比较及系统发育树的构建进行多样性和进化程度分析。为了进一步分析微藻中DGAT的进化过程,对其进行正选择位点的检验,推测其在进化过程中受到的选择压力。结果显示:微藻中不同类型DGAT的基因结构及蛋白质结构差异较大,微藻与其他高等植物相比,同一种类型的DGAT的蛋白质结构和基因结构也有较大差别。同时发现微藻中DGAT同其他高等植物中的DGAT有不同的进化过程。选择压力分析结果显示,微藻及高等植物的DGAT2和WS/DGAT存在可信度较高的正选择位点,DGAT1和DGAT3未发现正选择位点。对微藻中DGAT的进化研究有助于破译其在油脂积累中的作用,推动可再生能源的研究。     

富油微藻Monoraphidium sp.的分离及其油脂提取工艺研究

[目的]研究富油微藻的分离与筛选,探讨其油脂提取的最佳工艺条件。[方法]采用尼罗红荧光染料对分离自海南淡水水体的微藻进行初筛,得到油脂含量较高的Monoraphidium sp.,采用Bligh-Dyer超声法提取该微藻的油脂.以提取溶剂比例、超声功率、提取温度、提取时间为因子,通过单因子试验研究其对出油率的影响,并通过正交试验优化微藻油脂提取的工艺条件。[结果]Monoraphidiumsp经尼罗红染色后荧光强度高,表明该微藻富含油脂,具有作为能源微藻的潜力。正交试验表明,从Monoraphidium sp.提取油脂的最佳工艺条件为：溶剂氯仿、甲醇和水的比例为10∶10∶9,超声功率600 W、提取温度50℃、提取时间30 min。优化后的工艺条件与未优化的相比,该微藻出油率提高了29.01%。[结论]该研究为快速筛选富油微藻及Monoraphidium sp.的应用提供科学依据。     

轮虫对2种不同微藻饵料的摄食量研究

[目的]通过探测轮虫对2种微藻(小球藻和转基因金属硫蛋白聚球藻)的摄食情况,研究轮虫对不同微藻的摄食量,确定轮虫在生长繁殖的过程中每天摄食单细胞藻的量,并比较了2种细胞大小相差悬殊的微藻对轮虫的投喂效果。[方法]分别置于不同培养条件(自然、黑暗)下,利用不同的微藻作壶状臂尾轮虫(Brachionus urceus)的饵料,每天计数轮虫密度,并用分光光度计测微藻的OD值。[结果]结果表明,轮虫每天摄食量与饵料的密度密切相关,密度越高摄食量越大,而且小球藻的饵料效果好于转金属硫蛋白聚球藻。[结论]为有效地促进轮虫养殖业的发展奠定了基础。     

光密度法与计数法测定3种能源微藻细胞生长的相关性及其验证

[目的]探讨3种能源微藻细胞数量和藻液光密度之间的相关性,验证以光密度法测定细胞生长密度的可行性,为能源微藻的生长和生理生化研究提供简便方法与参考依据.[方法]选取三角褐指藻Phaeod1actylum tricornutum、亚心形扁藻Platymonas subcordiformis和海洋小球藻Chlorella vulgaris 3种能源微藻为生物材料,以添加f/2营养液的人工海水为培养介质,在植物培养箱中利用三角瓶进行一次性培养试验.利用显微镜计数法观测微藻的细胞密度,测定各藻液在680 nm处的光密度值,并进行线性拟合获取回归方程,比较两种测定方法所得的藻细胞密度值.[结果]3种能源微藻的细胞密度与藻液光密度有显著的线性正相关,其回归方程分别为:三角褐指藻细胞密度(104个/mL)=1405OD680-59.745,R2=0.9942;亚心形扁藻细胞密度(104个/mL)=216.94 OD680+0.9743,R2=0.9947;海洋小球藻细胞密度(104个/mL )=2170.1 OD680+ 18.569,R2=0.9927.在各微藻生长第5、7和9d中,利用显微镜计数法所得细胞数目和光密度法换算所得细胞数目没有明显差别.[结论]光密度法是一种可测定微藻细胞生长的快速、简便、有效的方法,可广泛应用于能源微藻的生长、生理生化研究.