不同氮源及其浓度对标志链带藻合成淀粉和油脂的影响北大核心CSCD

【目的】以标志链带藻(Desmodesmus insignis)为实验材料,研究不同氮源及其浓度对该藻生长、总脂和淀粉(碳水化合物)含量的影响,为该藻在生物能源方面的应用提供一定的理论依据。【方法】以硝酸钠、碳酸氢铵或尿素为氮源,5个氮浓度(3、6、9、12和18 mmol/L)的BG-11培养基培养标志链带藻,采用干重法测定生物质浓度、重量法测定总脂、苯酚-硫酸法测定、总碳水化合物和淀粉的含量。【结果】标志链带藻在3种氮源下均能很好的生长。最高油脂含量出现在3 mmol/L硝酸钠实验组,达到32.61%(d.w)。当18 mmol/L碳酸氢铵作为氮源时,总碳水化合物与淀粉的含量以及产率都达到最高,分别为56.54%(d.w)和55.33%(d.w)、0.24和0.23 g/(L·d)。以尿素为氮源时,其生物质浓度和各组分含量与其它氮源实验组差别不大,均有利于该藻的生长及各生化组分含量的积累。【结论】以该藻种生产生物能源的成本等综合考虑,以18 mmol/L碳酸氢铵和尿素为氮源培养标志链带藻最优。     

不同磷、硫及二氧化碳浓度对标志链带藻生长和碳水化合物积累的影响

【目的】为了研究不同磷、硫及二氧化碳浓度对标志链带藻(Desmodesmus insignis)生长与碳水化合物积累的影响,本实验以改良BG11培养基为基础,设计了8种不同初始K_2HPO_4浓度、8种不同初始MgSO_4浓度及4种二氧化碳浓度培养标志链带藻。【方法】采用干重法和苯酚-硫酸法分别测定其生物质浓度与总碳水化合物的含量。【结果】实验结果显示,在高磷浓度(0.460 mmol/L)下生物量达到最高为6.37 g/L,磷浓度为0.230 mmol/L (对照组)时总碳水化合物含量及单位体积产率达到最高,分别为45.40%(%干重)和0.20 g/(L·d)。不同初始MgSO_4浓度实验结果显示,高硫浓度有利于标志链带藻生长及碳水化合物的积累,生物量、总碳水化合物含量及单位体积产率分别在硫浓度为1.217 mmol/L、0.609 mmol/L和1.824 mmol/L时达到最高,分别为7.02 g/L、51.6%(%干重)及0.26 g/(L·d)。当二氧化碳浓度为3%(V/V)时,标志链带藻生物量、总碳水化合物含量及单位体积产率均达到最高,分别为6.81 g/L、44.03%和0.20 g/(L·d)。【结论】因此,磷浓度为0.230 mmol/L、硫浓度为1.824 mmol/L和二氧化碳浓度为3%时最有利于标志链带藻生长及碳水化合物的积累。     

城市生活废水用于产油微藻培养

将废水与产油微藻培养结合起来,可以实现废水的无害化处理,还可为微藻的培养提供营养组分和大量水源。利用高产油栅藻,以城市生活废水为水源,在气泡柱式光反应器中,考察了添加不同营养组分对栅藻细胞的生长、生物质产量、总脂含量以及氮磷的去除情况的影响。结果表明：生活废水非常适合于产油微藻的培养,利用生活废水进行微藻培养中,仅需补充添加无机氮、无机磷、柠檬酸铁铵以及微量元素。但这些营养组分的加入量对藻细胞的生长、生物量和油脂积累有重要影响。在优化的废水培养基中微藻细胞浓度可达8.0 g/L左右,远高于标准BG11培养基5.0 g/L的水平。微藻细胞对于无机氮与磷有着高的吸收能力,在废水中加入185.25 mg/L以下无机氮,16.1 mg/L以下无机磷的条件下培养3~4 d后,培养液水体中未检测到有氮磷残留。由此表明利用城市生活废水培养含油微藻可以在获得微藻油脂产品的同时实现水体的无害化处理。     

不同培养模式下魏氏真眼点藻生长和产油特性的研究

为了解魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri Hibberd)的生物学特性,探究"批量法"、"两步法"、"补料法"和"添加碳酸氢盐"4种不同培养模式对魏氏真眼点藻生长和油脂积累的影响,本文分别采用不同初始浓度的硝酸钠供应、更换培养基、分次少量补加硝酸钠及添加低浓度Na HCO3或NH4HCO3等方法培养魏氏真眼点藻。结果显示,"批量"培养下,硝酸钠浓度为3.0 mmol/L时藻细胞生物量达到8.41 g/L,油脂最高可达到65.16%,油脂产率为0.30 g·L-1·d-1。"两步法"和"补料法"培养对藻细胞油脂积累没有显著影响,而通过"添加碳酸氢盐"培养对该藻细胞生长和油脂积累的效果最显著,其中Na NO3+NH4HCO3组生物量达到11.56 g/L,油脂最高达60.92%,与相同氮浓度"批量"培养相比,生物质浓度提高了1.0 g/L,总脂含量提高了10%,大大提高了该藻的总脂产率(达到0.39 g·L-1·d-1)。因此,魏氏真眼点藻是一株高产油藻株,当添加低浓度碳酸氢铵时最有利于促进该藻生物质浓度和总脂含量的提高,这是一种最佳的培养模式,具有潜在的开发和利用价值。     

不同氮素水平对产油尖状栅藻生长及光合生理的影响

在300μmol photons·m^-2·ｓ^-1光照下,以不同初始氮素营养条件的改良BG-11培养基为基础培养基,在Ø6 cm的玻璃柱状光生物反应器通气(加富1.5% CO₂)培养绿藻尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus),分析探讨藻细胞的生长及光合生理与氮素营养的关系。结果表明,不同氮素实验组藻细胞的最大生物量有差异,氮浓度为6mmol/L实验组的生物量最高,为5.19g/L。与初始氮浓度18 mmol/L相比,较低的氮浓度9 mmol/L、和 6 mmol/L 在培养前期对尖状栅藻的生长具有明显的促进作用。藻细胞叶绿素a、b及总类胡萝卜素含量与培养液的氮素营养水平呈正相关。低氮条件有利于总脂积累,总脂含量和单位体积总脂产率显著高于全氮组(P<0.05),3.6 mmol/L实验组的总脂含量最高,为干重的54%,比全氮组高17%(P<0.05)。培养后期随着藻细胞总脂的积累,总碳水化合物和总蛋白含量明显下降(P<0.05)。PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均随氮素限制而显著下降(P<0.05),光合速率在不同生长阶段呈先上升后下降的趋势,呼吸速率在培养周期内缓慢上升,说明藻的生长、油脂的积累与细胞光合生理状况以及氮素营养水平直接相关。     

N、P营养盐胁迫对两株布朗葡萄藻生长的影响

采用批次培养方法,在光照强度60、110mol/m2s下分别设置了7个不同的氮、磷浓度(N:0-3500g/L,P:15-775g/L),研究两株布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)对氮、磷胁迫的敏感性差异,筛选高营养利用效率的优良藻株。结果表明:两株藻对氮磷营养胁迫的耐受性存在差异,B.braunii764株对氮胁迫具有较高耐受性,而B.braunii765株对磷胁迫具有较高耐受性。光照强度110mol/m2s,不同氮浓度下B.braunii764株其平均生长速率均显著高于其他各处理组;不同磷浓度下B.braunii765株其平均生长速率显著高于B.braunii764株。在试验设定的光照强度条件下,适当增加光照强度能够显著降低氮胁迫对布朗葡萄藻生长的抑制效应。在光照强度110mol/m2s下,氮浓度3500g/L时两株布朗葡萄藻平均生长速率与在正常Chu-10培养基条件下无显著差异。磷浓度775g/L时两株布朗葡萄藻的平均生长速率均显著低于正常Chu-10培养基条件,增加光照强度对磷胁迫下藻细胞的生长无显著作用。两株布朗葡萄藻在第2天时磷吸收与初始磷浓度呈正相关关系,氮吸收在3500g/L时出现饱和现象。布朗葡萄藻的生长更容易受到培养基中磷营养胁迫的影响。       

高、低氮浓度对2株真眼点藻的生长和油脂积累的影响

【目的】研究氮浓度对真眼点藻纲(Eustigmatophyceae)的2株高产油微藻大真眼点藻(Eustigmatos magnus,EM)和波氏真眼点藻(Eustigmatos polyphem,EP)的细胞形态、生长、总脂含量、脂质组成和脂肪酸组成与含量的时序变化规律。【方法】利用高氮(18.0 mmol/L NO3?-N)和低氮(3.6 mmol/L NO3?-N)浓度培养微藻。【结果】形态观察结果表明,大真眼点藻(E. magnus)和波氏真眼点藻(E. polyphem)营养细胞具有1个周生的裂叶状叶绿体,细胞质中有液泡,内含能够振动的颗粒物,以及一个较为明显的红色色素体;生殖方式通过形成2个D形或4个四角形的似亲孢子;随着培养周期的延伸和营养盐的消耗,细胞中油体逐步形成,其数量不断增加,体积不断增大。实验结果表明,初始氮浓度对2种微藻的总脂积累及生长均有显著影响(P<0.05),低氮浓度下2种微藻的生物质浓度分别为9.0 g/L和8.5 g/L,均低于高氮浓度下的生物质浓度。而低氮浓度下2种微藻的总脂、中性脂和总脂肪酸的含量以及总脂、中性脂与总脂肪酸的单位体积产率均明显高于高氮浓度组,其最高值分别为：59.10%、51.90%、46.95%和0.28、0.24、0.22 g/(L·d) (EM);64.20%、56.80%、50.01%和0.32、0.28、0.25 g/(L·d) (EP)。脂肪酸分析结果表明,两种微藻的脂肪酸主要成分均为棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、油酸(C18:1)和二十碳五烯酸(C20:5,EPA),四者的总含量(占总脂肪酸)分别达到85.83%和85.48%,其中棕榈油酸的含量最高。【结论】低氮浓度胁迫有利于大真眼点藻和波氏真眼点藻细胞内油脂的积累,两种微藻均为适合于生产生物柴油的油脂生产藻株。     

含氮类培养基对海洋微藻Isochrysis zhanjiangensis 油脂与碳水化合物积累的影响

考察了8种含氮培养基对湛江等鞭金藻(I. zhanjiangensis)生长、PSⅡ活性、油脂及碳水化合物积累的影响。结果显示,当培养基中氮浓度为1.5 g/L,藻细胞的总脂肪含量和产量分别达到最高值为39.8 %和 0.92 g/L, 碳水化合物的含量为最低11.6 %;而当培养基中氮浓度为 0.016 g/L,藻细胞的总脂肪含量和产量分别达到最低值为21.1 %和0.16 g/L。而此时总碳水化合物含量最高达到44.4 %。同时线性拟合方程的结果表明培养基中NO₃^-的浓度与藻细胞的总脂含量呈较好的正相关性。因此,通过研究不同含氮水平的培养基实现了脂肪或碳水化合物产量的调控。     

中国红豆杉细胞悬浮体系营养条件的优化

采用均匀设计的试验方法,对中国红豆杉细胞悬浮体系培养条件进行优化,获得了关于细胞生长与培养基内碳源,氮源,磷浓度的回归方程,表明碳氮是影响细胞生长的关键因素。采用中心组合实验设计对培养基成分继续优化,并通过回归分析,结果表明,较优的培养基为碳源33．9g/L,氮源58．2mmol/L,磷浓度为5mmol/L,此工艺在15L反应器中,也取得了良好效果。     

初始硝酸钠浓度对魏氏真眼点藻的生长、形态和油脂积累的影响

为了确定不同初始氮供应水平对产油微藻魏氏真眼点藻(Eustigmatos vischeri)生长、形态和油脂积累的影响, 本研究通过在改良的BG-11培养基中设置4种不同的初始硝酸钠浓度(17.6、11.7、5.9和3.0 mmol/L)对魏氏真眼点藻(E. vischeri)进行培养。观察结果表明, 魏氏真眼点藻(E. vischeri)的营养细胞为一具裂叶状叶绿体、细胞质中有一红色素体和许多振动颗粒及光滑细胞壁的球形单细胞; 细胞繁殖方式主要是形成二分裂和四分裂的似亲孢子。在低氮条件下, 随着培养时间的延长, 细胞内油体逐步形成, 至培养末期占据细胞的大部分空间, 同时培养物的颜色也由绿色向黄绿色转变, 最终呈橙黄色。实验结果表明, 魏氏真眼点藻(E. vischeri)生物质浓度在17.6 mmol/L组获得最大值为9.14 g/L; 总脂、中性脂和总脂肪酸三者占干重的含量随着初始硝酸钠浓度的降低而升高, 在3.0 mmol/L组获得最高值, 分别为60.81%、56.59%和53.47%; 三者的单位体积产率均在5.9 mmol/L组获得最高值, 分别为0.24、0.21和0.20 g/(Ld); 主要脂肪酸组成为棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、油酸(C18:1)和二十碳五烯酸(C20:53, EPA), 其中棕榈油酸的含量最高。上述研究表明, 魏氏真眼点藻(E. vischeri)是一株适合于生产生物柴油和长链不饱和脂肪酸EPA的高产油微藻。       

光强和氮源及其浓度对缺刻缘绿藻生长、油脂和花生四烯酸积累的影响

对缺刻缘绿藻（Parietochloris incisa（Reisigl） S.Watanabe）在不同光强和氮源及其浓度条件下的生长状况及油脂和花生四烯酸（AA）的积累规律进行了研究。结果显示,缺刻缘绿藻在3种氮源条件下均能较好地生长。在高氮浓度条件下,增大光强能显著提高缺刻缘绿藻的生物量并促进油脂和AA的积累。缺刻缘绿藻在300 μmol·m^-2·s^-1光强、8.8 mmol·L^-1NaNO₃条件下生物量达到最大（4.17 g·L^-1）。油脂含量在100 μmol·m^-2·s^-1光强、1.0 mmol·L^-1氮浓度下达到最高,分别为41.17%（NaNO₃）、42.04%（NH₄HCO₃）和39.96%（CO（NH₂）₂）。AA绝对含量在300 μmol·m^-2·s^-1光强、2.9 mmol·L^-1 NaNO₃条件下达到最高,占细胞干重的16.44%。油脂和AA产率,在300 μmol·m^-2·s^-1光强、以NaNO₃为氮源的条件下达到最大,分别为134.6 mg·L^-1·d^-1（1.0 mmol·L^-1）和35.85 mg·L^-1·d^-1（2.9 mmol·L^-1）。综合考虑成本等因素,选择NH₄HCO₃（5.9 mmol·L^-1）和CO（NH₂）₂（2.9 mmol·L^-1）为氮源、在300 μmol·m^-2·s^-1高光强下培养缺刻缘绿藻进行AA的生产为最优方案。     

大镜山水库底泥磷释放模拟研究

通过模拟实验,研究了从耗氧到厌氧转变过程中期间大镜山水库底泥磷的释放特征。结果表明:两处底泥均表现为磷的释放,大坝区底泥释放速率高于库中区的底泥;两个点底泥的磷释放速率均先升高后缓慢降低,在第2周达到最大值;大坝区域底泥总磷和可溶性总磷释放的最大速率分别为6.64mg·m^-2·d^-1和1.37mg·m^-2·d^-1,库中区底泥的总磷和可溶性总磷的释放速率最大值分别3.24mg·m^-2·d^-1和0.62mg·m^-2·d^-1;底泥上覆水的氧化还原电位和pH均趋下降趋势,它们是影响底泥磷释放的重要影响因子。     

UASBF反应器处理垃圾渗滤液的试验研究

研究了上流式厌氧复合床反应器(UASBF)处理垃圾渗滤液的启动期、负荷提高期、运行期的处理效果及COD_Cr负荷、pH、碱度对反应器运行的影响.结果表明,启动期最佳启动温度在35±1℃,进水pH6.8,COD_Cr浓度1000～1200 mg·L^-1,水力停留时间(HRT)48h,容积负荷为0.5kgCOD_Cr·m^-3·d^-1.提高期和运行期容积负荷为10kg COD_Cr·m^-3·d^-1,COD_Cr去除率为71.5%,氨氮去除率为57.5%,总磷去除率为64.8%,悬浮物达到去除率为55%.     

稻田与旱地土壤自养微生物同化碳在土壤中的矿化与转化特征

选择亚热带地区3种典型稻田和旱地土壤,应用碳同位素^14C-CO₂标记示踪技术结合室内模拟培养试验,研究自养微生物同化碳(“新碳”)在土壤碳库中的矿化和转化特征.结果表明: 在100 d的培养期内,“新碳”的矿化经历了先上升、10 d后缓慢下降、最后渐趋稳定的3个阶段.“新碳”的矿化比例为8.0%～26.9%,矿化速率为0.01～0.22 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,其中,稻田土壤为0.01～0.22 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,旱地土壤为0.01～0.08 μg ¹⁴C·g^-1·d^-1,而原有有机碳的矿化比例为1.6%～5.7%,矿化速率为1.3～25.66 μg C·g^-1·d^-1.土壤活性碳库\[可溶性有机碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)\]中,¹⁴C-DOC在培养初期(0～10 d)先上升,升高幅度达0.3 mg·kg^-1,10～30 d又迅速下降,下降幅度达0.42 mg·kg^-1,至30 d后缓慢下降.¹⁴C-MBC的波动与¹⁴C-DOC不同,在培养初期(0～10 d)先迅速下降,10～30 d又迅速上升,至40 d后缓慢下降并趋于稳定.水稻土¹⁴C-DOC/DOC的转化更新速率明显大于旱地,而旱地¹⁴C-MBC/MBC的转化更新速率大于水稻土.
     

肇庆市某污水厂CASS工艺的调试与运行性能

对肇庆市某新建城市污水处理厂进行工艺调试,研究了其CASS系统对进水的处理效果.结果表明,调试阶段,进水COD_Cr、BOD₅、NH₄⁺-N和TP浓度分别为117.3～446.4 mg·L^-1、60.5～225.9 mg·L^-1、7.6～34.3 mg·L^-1和1.85～5.49 mg·L^-1,对应地,出水浓度分别为18.6～63.2 mg·L^-1、8.0～29.2 mg·L^-1、2.0～8.8 mg·L^-1和0.22～0.83 mg·L^-1.正常运行并优化工艺后,出水BOD₅、NH₄⁺-N和TP可达标排放.CASS池微生物数量丰富,正常运行阶段每克干污泥中,细菌、酵母菌和霉菌总数分别高达4.2×10¹⁰±1.8×10¹⁰CFU、2.5×10⁷±1.8×10⁷CFU和3.6×10⁶±2.6×10⁶CFU.     

宜昌百合胚性愈伤组织诱导及植株再生体系的研究

采用L₉（3⁴）正交试验等方法,以野生宜昌百合（Lilium leucanthum）鳞片为外植体,分别在光照和黑暗培养条件下,研究了TDZ、NAA、2,4-D不同浓度配比对宜昌百合的胚性愈伤组织诱导效果的影响,并采用石蜡切片技术对愈伤组织进行了的组织学观察。在此基础上,探讨了NAA对体胚苗壮苗生根的影响。结果表明：在光照条件下诱导胚性愈伤组织的最佳培养基为MS+TDZ 0.5 mg·L^-1+NAA 1.0 mg·L^-1+2,4-D 0.05 mg·L^-1,诱导率为62.690%;黑暗条件下诱导胚性愈伤组织的最佳培养基为MS+TDZ 0.5 mg·L^-1+NAA 1.5 mg·L^-1+2,4-D 0.1 mg·L^-1,诱导率为59.423%。胚性愈伤组织黄绿色或深绿色,颗粒状明显;非胚性愈伤组织松散易碎、呈水渍状,经石蜡切片观察可观察到胚性愈伤组织细胞核大、胞质浓,且细胞内含丰富淀粉粒,细胞直径为50~80 μm。非胚性愈伤组织细胞较大,未见明显细胞核,直径约为100~180 μm。体胚苗壮苗生根的最适宜培养基为1/2MS+NAA 0.2 mg·L^-1+AC 1 g·L^-1,培养60 d后,幼苗移至草炭：蛭石：珍珠岩=1：1：1基质中,成活率为90%。本试验成功建立了宜昌百合鳞片胚性愈伤组织的再生体系,为宜昌百合利用胚状体进行无性育种以及种质资源的创新奠定了基础。     

珠江口沉积物好氧反硝化细菌的筛选及鉴定

研究首次于珠江口沉积物中分离出多株好氧反硝化细菌,从中筛选出一株反硝化性能最强的菌株A14-1。综合其生理生化及分子生物学鉴定的结果确定此菌株为红球菌属Rhodococcus aetherivorar。此菌株可在48 h内将培养基中的硝酸盐含量从157.91mg·L^-1降低至32.07mg·L^-1,反硝化效率高达26.20 mg·L^-1·h^-1,且不会产生亚硝酸盐的明显积累。以细菌总基因组DNA为模板成功扩增出亚硝酸还原酶基因nirS,说明亚硝酸还原酶可能参与了此菌株的好氧反硝化过程,将亚硝酸盐进一步还原,从而不会造成水体亚硝酸盐的积累。菌株A14-1在珠江口多个站点均有分布,环境适应能力强,且不会对环境造成危害,因此有望应用于污水的生物脱氮处理中。     

氮限制对普通小球藻积累油脂过程中生化组成与光合生理的影响

以产油普通小球藻(Chlorella vulgaris Beijierineck)为材料,通过设置不同的初始硝酸钠浓度,研究不同程度的氮素限制对普通小球藻生长、生化组成及光合生理的影响。结果显示,在实验设置的4个氮素浓度下(18.0、9.0、4.5、3.6 mmol/L),普通小球藻生物量无显著差异,但较低的初始氮浓度明显促进了其油脂积累,其中4.5 mmol/L组藻细胞的总脂含量和总脂产率最高,分别达到干重的48.32%及0.0931 g·L-1·d-1,显著高于18.0 mmol/L的正常氮组(P0.05)。4个氮浓度组藻细胞内碳水化合物及可溶性蛋白的含量均有下降,油脂积累量逐渐升高,2个低氮组(4.5 mmol/L和3.6 mmol/L)在培养初期藻细胞内可溶性蛋白大量降解,油脂及碳水化合物有所积累,但碳水化合物随后逐渐转化为油脂。PSⅡ最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光能转化效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)在培养过程中均呈下降趋势,77 K低温荧光结果显示,培养初期,2个光系统之间存在光能调配和状态转化。代表固碳能力的Rubisco活性表现为在较高氮浓度组先上升后下降,而在2个低氮组呈下降趋势;4个氮浓度组Rubisco的活化程度均呈先下降后上升的趋势。该研究表明适宜氮素限制促进普通小球藻油脂积累的过程中碳素分配和光合生理存在协同调控。     

植物生长调节剂对银柴胡细胞生长特性的影响

利用细胞悬浮培养技术,研究不同激素对银柴胡细胞生长特性及过氧化氢酶和硝酸还原酶活性的影响。结果表明,第4种激素配比的培养液M₄(MS+6-BA 1.0 mg·L^-1+2,4-D 1.0 mg·L^-1+NAA 1.0 mg·L^-1)的细胞鲜重、干重,细胞数目均明显高于其他处理;M₄处理可有效增强银柴胡细胞硝酸还原酶的活性,提高氮素利用率;M₂(MS+6-BA 1.0mg·L^-1+NAA0.5 mg·L^-1)处理有利于增强银柴胡细胞过氧化氢酶活性。