温、光、盐对三角褐指藻紫外诱变株生长、总脂及脂肪酸的影响

为了优化微藻培养条件,采用单因子试验研究了不同温度(10、15、20、25、30℃)、不同光照强度(20、40、60、80、100、120μmol·m-2·s-1)和不同盐度(5、10、15、20、25、30、35、40)对三角褐指藻紫外诱变株MP-2的影响。结果表明:温、光、盐对MP-2的生长、总脂含量和脂肪酸组成影响显著(P0.05)。MP-2生长和总脂积累的适宜温度为10~25℃,最适20℃;低温有利于EPA和PUFA的积累,15℃时EPA(30.94%)和PUFA(39.53%)较高;MP-2生长的适宜光照强度为20~120μmol·m-2·s-1,最适光强为40μmol·m-2·s-1,低光强有利总脂的积累,光照强度为20~40μmol·m-2·s-1时总脂含量(25.81%~25.26%)较高;光强对PUFA和EPA的积累影响显著(P0.05),光照强度100μmol·m-2·s-1时EPA高达29.15%,光照强度80~100μmol·m-2·s-1时PUFA高达40.22%~40.56%;MP-2生长的适宜盐度为10~40,最适盐度25,高盐有利总脂的积累,盐度30~35时总脂含量高达36.54%~36.66%,低盐有利EPA和PUFA积累,盐度为10~15时EPA高达31.31%~31.46%,盐度15时PUFA最高(44.75%)。     

氮源及其浓度对三角褐指藻生长和脂肪酸组成的影响

为了研究氮源的类型和浓度对微藻脂肪酸组成的影响 ,用含有不同浓度NO3 -、NH4 、NH2 CONH2 的培养基 ,对三角褐指藻 (Phaeodactylumtricornutum)进行了培养 ,并测定了其生长和脂肪酸组成。结果表明 ,培养基中不添加氮源时 ,三角褐指藻生长缓慢 ,但多不饱和脂肪酸 (PUFAs)和C18脂肪酸 (C18∶0 ,C18∶2 (n -6) ,C18∶3 (n -6) )占总脂肪酸的比例较高 ;氮浓度较低 (<1 8mmol/L)时 ,三角褐指藻以NH4 为氮源 ,生长较快 ;氮浓度较高 (>3 5mmol/L)时 ,以NH2 CONH2 为氮源 ,生长较快。以NH4 或NH2 CONH2 为氮源时 ,EPA(Eicosapentaenoicacid)和PUFAs占总脂肪酸的比例随着其浓度的增加而上升 ;而以NO3 -为氮源时 ,EPA和PUFAs随着NO3 -浓度增加先上升后下降 ,最适NO3 -浓度为 1 8mmol/L ,此时的EPA占总脂肪酸的比例为 16 7%。EPA占干重 (w/w)的比例 ,不管是哪种氮源 ,均随着氮浓度的增加而升高 ,但是在 0 9— 3 5mmol/L之间 ,3种氮源间EPA含量差异不显著。当氮源浓度为 7 0mmol/L时 ,以NH2 CONH2 为氮源 ,EPA和PUFAs含量最高 ,分别为 2 6 %和 4 4 %。PUFAs占干重的比例随着NO3 -浓度增加而下降 ,随NH2 CONH2 浓度增加而升高 ,而受NH4 浓度变化的影响不显著。     

三角褐指藻产油突变株的筛选

能源短缺和原油价格上涨是全球关注的问题之一, 生物柴油作为一种优质的替代液体燃料越来越受到重视。以油料作物、废食用油和动物脂肪为原料生产生物柴油已远远不能满足需求。相比而言, 产油微藻具有光合效率高、生物量大、油含量高、生长速率快、不受季节的限制及不占用耕地等优势15, 被认为是制备生物柴油燃料的更有潜力的原料。由于目前微藻生物柴油生产成本过高, 尚未获得商业化生产。       

有机碳源对三角褐指藻生长、胞内物质和脂肪酸组分的影响

研究了3种有机碳对三角褐指藻生长、胞内物质和脂肪酸组分的影响。结果表明, 三角褐指藻具有利用有机碳进行兼养生长的能力, 生长速率加快, 倍增时间缩短, 生物量显著提高, 100 mmol/L甘油兼养的生物量最高(713 mg/L), 是自养(460 mg/L)的1.60倍, 乙酸钠和葡萄糖兼养的生物量分别是自养的1.28倍和1.21倍。兼养下蛋白质含量较自养明显下降, 碳水化合物和总脂含量高于自养, 乙酸钠和甘油兼养的总脂含量分别是自养的1.43倍和1.20倍, 葡萄糖兼养的总脂含量与自养无明显差异。3种有机碳兼养的饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸占总脂肪酸的比例增大, 多不饱和脂肪酸比例降低, EPA(eicosapentaenoic acid)比例降低, 乙酸钠兼养的胞内EPA含量(6.23%)和产量(36.59 mg/L)均高于自养, 分别是自养的1.10倍和1.40倍, 甘油和葡萄糖兼养的EPA含量和产量均低于自养。     

三角褐指藻甘油酯对氮胁迫的响应

【背景】三角褐指藻作为生物燃料潜在的生产者,在胁迫条件下能通过改变其甘油酯组成来适应外部环境的变化,同时伴随着生物燃料原料甘油三酯(TAG)的积累,研究三角褐指藻甘油酯对氮胁迫的响应机制有利于深入认识TAG的积累过程。【目的】通过分析三角褐指藻在正常和氮胁迫条件下各类脂质含量及其脂肪酸成分的变化,揭示氮胁迫诱导积累的TAG酰基主要来源,以及在胁迫前生成的各极性甘油酯脂肪酸的去向,从而为进一步认识三角褐指藻对氮胁迫的响应机制提供新信息。【方法】利用高效薄层色谱结合气相色谱法分析三角褐指藻在正常和氮胁迫条件下的脂肪酸及甘油酯组分的变化。【结果】三角褐指藻在氮胁迫条件下TAG含量增加至57.8 mg/g时,总甘油酯含量几乎不变,但各甘油酯含量变化差异很大,表现为各极性脂含量显著降低。在此期间,各类甘油酯脂肪酸组成含量的变化表明,三角褐指藻TAG主要积累饱和及单不饱和脂肪酸,即16:0和16:1n7,分别以从头合成及原有极性脂转化为主,极性脂的部分二十碳五烯酸(EPA)作为酰基供体也向TAG发生了转化;此外组成极性脂的多不饱和脂肪酸16:2n4、16:3n4及EPA分解导致其含量显著下降。【结论】当氮胁迫诱导的三角褐指藻TAG含量为57.8 mg/g时,积累的TAG酰基中有48%来自从头合成,52%来自极性脂转化;而氮胁迫诱导所减少的极性脂酰基中有54%转化成TAG,46%发生了分解。     

三角褐指藻的诱变育种及产EPA的条件研究

旨在获得不饱和脂肪酯EPA产量更高的藻种,利用0.6% EMS对三角褐指藻进行诱变。通过单细胞分离技术得到1株突变株EP1,其EPA产量比出发藻株提高了19.81%。结果显示,突变藻株产EPA的最适条件为:NaNO3 75 mg/L,pH7.5,昼夜温度17-15℃,接种量为12%。最适条件下培养7 d,其EPA产量可达26.77 mg/g。传代试验表明,突变藻株具有较好的遗传稳定性。     

三角褐指藻在磷营养限制胁迫下的补偿生长效应

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置了5个磷营养限制处理:磷营养分量分别设为f/2培养基的1/20(P₁)、1/10(P₂)、1/8(P₃)、1/4(P₄)、1/2(P₅),以f/2为对照(P_ck),在磷限制胁迫下培养10d,然后均以相同密度(2.5×10⁵cells·mL^-1)接种在f/2条件下恢复培养16d,测定了三角褐指藻在磷限制胁迫下和恢复培养阶段的生长状况。结果表明,三角褐指藻在受到磷限制胁迫后,细胞密度、蛋白质和可溶性糖含量都显著低于对照(p<0.05);恢复阶段,P₁、P₂和P₃处理组的细胞密度、平均相对生长率及生物量在恢复培养的中前期显著高于对照(p<0.05),最高平均相对生长率分别为0.73、0.70、0.68d^-1,显著高于对照(0.55d^-1)(p<0.05);P₄处理组的细胞密度和生物量与对照无显著差异;P₅处理组的细胞密度和生物量在恢复培养的中前期显著低于对照(p<0.05);随着培养时间的推移,各处理组与对照之间的差异逐渐缩小,处理组和对照的细胞密度、生物量、蛋白质和可溶性糖含量等均无显著差异。     

有机碳源和氮源对三角褐指藻生长的影响

研究了8种有机碳源和4种氮源对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)生长的影响.结果表明,三角褐指藻具有兼养生长的能力,碳浓度为5mmol/L和50mmol/L时,葡萄糖、果糖、乙酸钠和甘油对其生长有明显的促进作用,乳酸钠和乙醇抑制藻细胞生长,半乳糖和柠檬酸钠对其生长随有机碳浓度而异.甘油、葡萄糖和乙酸钠的适宜浓度范围分别为5 -800mmol/L、100 -400mmol/L和50 -300mmol/L.培养液中分别加入50mmol/L甘油、400mmol/L葡萄糖和150mmol/L乙酸钠,培养第14天,三角褐指藻的最大生物量分别为对照的1.45倍、1.25倍和1.11倍.甘油兼养生长的最优氮源是尿素,适宜浓度范围为0.88-8.8mmol/L.当尿素浓度为4.4mmol/L时,最高生物量可达1.31g/L.     

三角褐指藻光合与生长参数测量方法的研究

三角褐指藻是生产生物柴油的优势藻种,监测其光合和生长参数是利用它们生产生物柴油的关键环节。本研究通过细胞计数对细胞生长量进行监测,利用多激发波长调制叶绿素荧光仪(Multicolor PAM)、NanoDrop紫外分光光度计与荧光分光光度计分别检测叶绿素荧光参数、培养基中硝酸盐含量、细胞叶绿素荧光强度与中性脂相对含量。结果显示细胞密度与叶绿素荧光强度只有在生长期才具有线性关系,达到稳定期后,叶绿素荧光强度显著性下降,此时与细胞密度不成比例;PSII最大光化学量子效率F_v/F_m与叶绿素荧光值比生长速率呈正相关,在整个培养阶段F_v/F_m的变化趋势呈现两次上升与下降的过程;光化学淬灭系数qL在培养过程中呈上升趋势,而相对电子传递速率rETR与实际光合效率Y(II)均呈现先升后降的趋势;培养基中硝酸盐含量消耗到一定程度后保持恒定,不再降低;细胞中性脂相对含量在藻细胞接种1天后稍下降,随后持续上升,并在培养基硝酸盐含量不再下降后继续增加。本研究中光合与生长参数测量得到的相关数据,以及培养基硝酸盐含量和细胞中性脂相对含量测量方法的建立,可以为三角褐指藻实验室培养及其代谢产物积累的研究提供必要的研究基础与检测手段。     

氮限制对硅藻三角褐指藻光系统Ⅱ光化学反应的影响

本文以硅藻三角褐指藻为实验材料,设置氮充足(882.35μmol·L~(-1))和氮限制(40μmol·L~(-1))两种营养盐供应水平进行培养,以探讨氮限制条件下三角褐指藻光系统Ⅱ(PSII)光化学反应及其对高光强的耐受性变化。结果表明:氮限制抑制三角褐指藻的生长,降低其叶绿素a含量,并加剧其受光抑制程度;通过分析快速叶绿素荧光诱导动力学曲线发现,氮限制使得电子从Q_A~-向QB的传递受阻,且高光强作用后,Q_A~-的瞬时积累进一步增加;此外,氮限制条件下,活性反应中心部分关闭,藻细胞单位反应中心吸收的能量(ABS/RC)、捕获的用于还原Q_A的能量(TRo/RC)以及耗散的能量(DI_o/RC)均明显升高;而高光的耦合作用使得PSII反应中心进一步失活;氮限制影响三角褐指藻PSII光化学反应,进而降低其对高光的耐受能力。     

不同亲缘关系大豆品种间种对生长及氮素利用效率的影响

为探究大豆不同品种间的亲缘关系对其生长和氮素吸收效率的影响,本研究选用"华夏3号(A)"、"桂早1号(B)"和"中黄24号(C)"3个亲缘关系不同的大豆(Glycine max)品种为实验材料,其中"华夏3号"为本研究的目标大豆品种,"桂早1号"为"华夏3号"的亲本之一,"中黄24号"与"华夏3号"无亲缘关系。设低氮(LN 0.6 mg·L-1)和高氮(HN 60 mg·L-1)2个氮素水平,以砂培盆栽方式培养。每盆种大豆4株,其中2株为华夏3号(A),另外2株为华夏3号(A)或桂早1号(B)或中黄24号(C),共有LN-AA、LNAB、LN-AC、HN-AA、HN-AB和HN-AC 6个处理,每个处理4个重复。结果表明:"华夏3号"与远亲缘大豆"中黄24"共同种植时其植株生物量、总根长、根体积比与近亲缘大豆"桂早1号"共存时显著增加,其中总根长、根体积在低氮处理下分别增加50%和57%,高氮处理下分别增加46%和50%;与远亲缘大豆共存时,"华夏3号"叶片硝酸还原酶活性显著增强,低氮和高氮处理分别增加56%和49%;盛花期大豆的茎叶全氮含量各处理间差异不显著,鼓粒期高氮处理下"华夏3号"与近亲缘大豆"桂早1号"共同种植的处理(HN-AB)的茎叶全氮含量显著高于与远亲缘(HN-AC)共同种植的处理,且低氮处理下也有相同趋势。研究结果表明,大豆可能具有亲缘识别的能力,且不同生育期存在差异。     

喀斯特出露基岩生境两种典型乔木的树干液流特征

以西南喀斯特地区常见的出露基岩生境为研究对象,应用TDP热扩散探针技术,分析2种典型乔木菜豆树和圆叶乌桕的树干液流特征.结果表明: 2树种树干液流对干、湿季均有明显响应;同为落叶乔木,菜豆树(约1个月)无液流特征的时长远小于圆叶乌桕(约4个月);圆叶乌桕单位胸高断面积年总蒸腾耗水量高于菜豆树,生长季内(4—9月) 2树种单位胸高断面积耗水量分别约占全年的90%和66%;2树种液流密度与光合有效辐射、水汽压亏缺、温度均呈极显著正相关,与相对湿度呈极显著负相关;2树种生长季内液流密度、日蒸腾耗水不仅小于同处于亚热带季风区的非喀斯特地区,而且小于邻近的喀斯特地区,甚至低于降水稀少的干旱地区典型树种同一参数的值.喀斯特出露基岩生境2种典型植物的蒸腾耗水量因特殊的水分环境而受到限制,同为落叶乔木却对应着不同的水分利用策略.     

出露基岩生境典型植物树干液流对自然降水和连续干旱的响应特征

以西南喀斯特地区常见的出露基岩生境为研究对象,针对该类生境典型乔木类植物菜豆树和圆叶乌桕,应用TDP热扩散探针技术,结合遮雨试验,分析了植物树干液流对自然降水和连续干旱的响应特征.结果表明:在生长季不同时期,降水后2树种液流密度较降水前均有一定程度的升高,但始终呈现落叶乔木圆叶乌桕高于半落叶乔木菜豆树的特征;连续2个月遮雨条件下,2树种液流密度均无明显降低的趋势,表明2树种均不依赖受近期降水主导的水源;通过对降水前后及连续干旱条件下2树种液流密度与环境因子的拟合关系研究发现,气象因素差异对水分环境变化条件下植物蒸腾耗水的影响较小.自然降水和短时期的连续干旱并未显著改变2树种的蒸腾耗水特征,这可能与出露基岩生境特殊的水分蓄持环境和乔木类植物依赖相对稳定的深层水源有关.     

Mixotrophic growth of Phaeodactylum tricornutum on glycerol: growth rate and fatty acid profile

Mixotrophic growth of the eicosapentaenoic acid (EPA)producing diatom Phaeodactylum tricornutum UTEX640 was carried out in 1-L batch cultures under anexternal irradiance of 165 mol photons m^-2s^-1 by supplementing the inorganic culture mediumwith glycerol. The effect on the growth and the fattyacid profile was studied for different initialglycerol concentrations (0–0.1 M). The optimalglycerol concentration was 0.1 M.A lag phase was observed at high glycerolconcentrations. The present study also shows thatsuccessive additions of glycerol at 0.1M concentrationand using ammonium chloride as a nitrogen sourceremarkably increased the maximum biomass concentration(16.2 g L^-1) and maximum biomass productivity(61.5 mg L^-1 h^-1). These values wererespectively 9 and 8-fold higher than in thephotoautotrophically grown control. The level ofsaponifiable lipids in mixotrophically cultured cellswas significantly higher than in photoautotrophicallycultured cells and increased with the glycerolconcentration in the medium. The concentration ofstorage lipids, saturated and monounsaturated fattyacids, were enhanced but the EPA content did notchange significantly. The EPA content was around 2.2%of biomass dry weight. The maximum EPA yield was33.5 mg L^-1 d^-1 and was obtained in aculture containing 0.1 M glycerol, supplementedperiodically by ammonium chloride. This productivitywas 10-fold higher than the EPA productivity obtainedunder mixotrophic conditions.     

Light,temperature and nitrogen starvation effects on the total lipid and fatty acid content and composition ofSpirulina platensis UTEX 1928

The total lipid and fatty acid content ofSpirulina platensis UTEX 1928 was 7.2 and 2.2% respectively of cellular dry weight under controlled conditions supporting high growth rates. With increases in irradiance from 170 to 870 μmol photon m^?2 s^?1, growth rate increased, total lipid decreased, and fatty acid composition was unaffected. At 1411 μmol photon m^?2 s^?1, total lipid increased slightly and percent composition of the fatty acid gamma linolenic acid increased. Growth and total lipid content ofS. platensis were affected by changes in growth temperature from 25 to 38 °C. With increased growth rate, total lipid content increased. This suggests that the storage of carbon increases at temperatures supporting high growth rates. The degree of saturation increased with temperature. Although the percent composition of gamma linolenic acid was higher at lower growth temperature, production was still primarily a function of growth rate. The effect of temperature on fatty acid content and degree of saturation was of secondary importance. Nitrogen starvation increased total lipid content but decreased fatty acid content as a percentage of dry weight; composition of the fatty acids was unaffected. N-starvation appeared to suspend synthesis of long chain fatty acids inS. platensis, suggesting that some other compound stores fixed carbon when nitrogen is limiting. It was concluded that fatty acid production inS. platensis is maximized by optimizing culture conditions for growth.     

不同饵料对卤虫生长、总脂含量及脂肪酸组成的影响

为了提高养殖卤虫的饵料营养价值,了解其不同生长阶段营养成分变化情况,采用单因子试验研究了8种饵料（三角褐指藻、小球藻、微绿球藻、酵母液、三角褐指藻＋小球藻＋微绿球藻、三角褐指藻＋酵母液、小球藻＋酵母液和微绿球藻＋酵母液）对卤虫生长、总脂含量及脂肪酸组成的影响,结果表明：不同饵料种类对卤虫生长、总脂含量及脂肪酸组成的影响显著（P＜0.05）,增长率,以三角褐指藻＋酵母液最优;总脂含量、以三角褐指藻最优（19.67%）,除酵母液外,与其它饵料相差不显著（P＞0.05）;脂肪酸组成效果,以微绿球藻组最优（EPA：18.01%,DNA：0.55%,（n-3）HUFA：19.08%）,与三角褐指藻组相差不大（P＞0.05）,显著高于其它各组（P＞0.05）.同时以三角褐指藻为饵料,研究了卤虫不同生长阶段（体长2、4、6、8、10 mm）总脂含量、脂肪酸组成变化,结果表明：卤虫体长2～10 mm总脂含量为14.27%～20.93%,随体长的增长降低;EPA、DHA及（n-3）HUFA的含量,均随体长的增长降低,EPA含量为：10.47%～20.77%,DNA含量为：0～0.70%,（n-3）HUFA含量为：10.85%～22.01%.结论认为,卤虫以三角褐指藻或三角褐指藻＋酵母液为饵料培养营养价值最佳,其体长小于6 mm营养价值较佳.     

Effects of fatty acid and phosphorus content of food on the growth, survival and reproduction ofDaphnia

1. Mixtures of microencapsulated lipids and Scenedesmus quadricauda grown at different degrees of P limitation were used as food for Daphnia galeata in two growth experiments. Thereby, food quality in terms of ω3-fatty acid (ω3-FA) or phosphorus (P) content could be assessed without interference from other factors.
2. ω3-highly unsaturated fatty acids (ω3-HUFA), given to Daphnia as fish oil or eicosapentaenoic acid (EPA) together with non P-limited algae, decreased the time to first reproduction. When fed fish oil, somatic growth and survival were also enhanced. Linolenic acid also decreased the time to first reproduction but to a lesser extent than EPA.
3. Food quality depended to a large extent on the degree of P limitation of Scenedesmus , which is consistent with P limitation of Daphnia. The overall impact of P was always larger than the effect of ω3-FA. Growth, survival and reproduction were elevated when Daphnia were fed non P-limited Scenedesmus compared to treatments with P-limited algae.
4. The relative importance of ω3-HUFA and P content in the food changed over a C : P gradient, with stronger effects of ω3-HUFA at low C : P ratios.