湛江等鞭金藻培养基和培养模式优化的研究

湛江等鞭金藻是中国的经济藻类,含有多不饱和脂肪酸,是具有大规模生产多不饱和脂肪酸潜力的藻种。为了找到适合湛江等鞭金藻扩大培养的条件,本研究针对培养基中的氮源及其浓度、氮磷比设计一个三因素五水平的正交实验L_(25)(5~6),找到最适氮源及其浓度为尿素75 mg/L,最适氮磷比为15:1。另外设计光照强度不同的3组实验,以探讨最适光照强度,实验结果表明湛江等鞭金藻在光照强度为4 028 Lx时有较大的生长速率。通过结合半连续培养模式和分批补料培养模式的优点,自主设计半连续分批补料培养模式,结果表明此培养模式在促进湛江等鞭金藻生长过程中表现出明显的优势。光生物反应器的培养结果说明优化条件适用于湛江等鞭金藻的扩大培养,希望能对湛江等鞭金藻的工业化生产提供一个有利的理论基础。     

有机碳化合物对湛江等鞭金藻生长的影响

为了探讨有机碳化合物对湛江等鞭金藻的营养效应,实验设置了在f/2培养基中添加葡萄糖、乙酸钠、半乳糖、甘油、乙醇、柠檬酸钠和甘氨酸等7种有机碳化合物的处理,测定了湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)的生长情况。结果表明,参试的7种有机碳化合物中,甘氨酸对湛江等鞭金藻细胞生长的促进作用最明显,而乙醇对藻细胞生长的促进效果不明显,其他5种均有不同程度的促进作用。7种有机碳对湛江等鞭金藻胞内蛋白质含量和总脂的积累量具有一定差异性影响。0.5～10g·L^-1的葡萄糖、乙酸钠均可提高胞内蛋白质和总脂的含量。半乳糖对总脂积累量的影响不明显。     

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。     

氮磷比对蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻种间竞争的影响

为了了解饵料微藻的种间竞争关系,通过微藻共培养的方法,以NaNO3和KH2PO3作为氮源和磷源,研究了氮磷比对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)种间竞争的影响。结果表明:在单养模式下,蛋白核小球藻生长适宜的N/P为4~22,N/P22时其生长受抑制,而湛江等鞭金藻生长受N/P影响不明显;共养模式可促进蛋白核小球藻的生长,而抑制湛江等鞭金藻的生长;蛋白核小球藻具有明显的竞争优势,且N/P为13和16时其种群竞争优势最明显;在蛋白核小球藻大规模生产性培养时可接入等生物量或少量湛江等鞭金藻,一方面利用共养模式提高蛋白核小球藻的产量,另一方面可根据养殖生产需要适时采收混合藻类饵料用于投喂。     

包埋-玻璃化法冷冻保存湛江等鞭金藻的研究

采用包埋-玻璃化法冷冻保存湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis),探讨了装载液成分和浓度、装载时间、脱水时间、洗涤液浓度及洗涤时间对超低温保存后存活率的影响。结果表明在20℃50%PVS(PVS:30%甘油(GLY) 20%乙二醇(EG) 10%二甲基亚砜(DMSO),用f/2培养基定容)装载4.5h,0℃100%PVS脱水50min,冻存24h后取出冻存管并迅速投入40℃恒温水浴中快速化冻约3min,1.0mol/L山梨醇洗涤40min条件下,湛江等鞭金藻的存活率最高,为54%。与常规的两步法和包埋脱水法相比,包埋-玻璃化法简单、快速且存活率高,在藻类种质保存中有广阔的应用前景。     

葡萄糖和乙酸钠对湛江等鞭金藻兼养生长的影响

论文探讨了添加外源性有机碳葡萄糖和乙酸钠对湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis )生长及胞内总脂百分含量的影响.结果表明:随着葡萄糖和乙酸钠浓度的增加,湛江等鞕金藻的生长和产物积累均表现出先促进后抑制的现象.湛江等鞭金藻兼养利用葡萄糖和乙酸钠促进生长的浓度上限分别为50和30g·L^-1.葡萄糖浓度仅15g·L^-1时,对生物量具有显著促进作用,而乙酸钠浓度2.5～15g·L^-1时,对生物量均具有显著促进作用.葡萄糖对藻细胞内总脂百分含量的促进作用浓度范围是1.0～50g·L^-1,而乙酸钠仅在1.0～15g·L^-1时,表现出显著促进作用.葡萄糖浓度为15g·L^-1时,其生物量、总脂百分含量分别比对照增加了30%、30%.乙酸钠浓度为7.5g·L^-1时,其生物量、总脂百分含量分别比对照增加了30%、30%.添加适量的葡萄糖和乙酸钠能够显著促进湛江等鞭金藻生物量及胞内总脂百分含量,葡萄糖和乙酸钠的最适浓度分别是15g·L^-1和7.5g·L^-1.湛江等鞭金藻利用葡萄糖和乙酸钠进行兼养生长的能力是有限的.     

不同氮和磷培养条件下等鞭金藻的生长、磷吸收和油脂品质的分析

为探索不同水平N和P对等鞭金藻(Isochrysis galbana Parke)产量及油脂品质的影响,在富N(80.00 mg·L-1 NO3--N)和无N(0.00 mg·L-1 NO3--N)条件下设置富P、限P和无P(20.00、0.25和0.00 mg·L-1 PO43--P)共6组培养基,对培养10 d时等鞭金藻的藻体质量浓度、P吸收量、总脂肪酸质量分数和脂肪酸产率变化、13个脂肪酸组分及其质量分数以及EPA和DHA的相对含量和产量进行了比较分析。结果显示：在富N培养基中,等鞭金藻藻体质量浓度的增幅明显高于无N培养基且按培养基中P质量浓度从高到低依次降低。总体上看,随培养时间延长,等鞭金藻的总脂肪酸质量分数持续升高,且在富N培养基中总脂肪酸质量分数高于无N培养基;其中,富N限P和富N无P培养基中的总脂肪酸质量分数基本上均高于富N富P培养基。富N培养基中各脂肪酸组分的质量分数大体上高于无N培养基,且限P培养基中各脂肪酸组分的质量分数大体上高于富P和无P培养基。在富N富P培养基中1 L藻体的P吸收量最高(0.0148 mg),并且吸收的P绝大部分被贮存在藻体中,而在无N富P培养基中P吸收量明显降低(0.0098 mg)。在富N富P培养基中,饱和脂肪酸质量分数和相对含量及EPA相对含量和产量均最低,但DHA相对含量和产量则最高。在富N限P培养基中,等鞭金藻的EPA产量和脂肪酸产率均最高,其DHA产量也较高;5种优质脂肪酸组分(即C18：1n9c、C16：0、C14：0、C18：0和C16：1n9)的总相对含量达到65.86%,尤其是C18：1n9c,其相对含量高达28.19%。综合分析结果显示：富N培养基有利于等鞭金藻的生长、P吸收及脂肪酸积累,其中,富N限P培养基是等鞭金藻高产且产优质油脂的适宜培养基。此外,等鞭金藻不但是生产生物柴油的优质资源而且是生产DHA和清除废水中P的潜在生物资源。     

湛江等鞭金藻对抗生素的反应及无菌化培养

研究了5种抗生素在不同浓度下对湛江等鞭金藻(Isochrysis zhangjiangensis)生长的影响,采用混合添加抗生素法获得无菌藻株.结果表明,(1)不同抗生素对湛江等鞭金藻生长的影响存在差异,湛江等鞭金藻对氯霉素最敏感,浓度为50 μg·mL-1时抑制率为27.02%,浓度＞50 μg·mL-1时抑制率达80%,湛江等鞭金藻对青霉素、链霉素、卡那霉素和庆大霉素不敏感,后3种抗生素在低浓度时对藻细胞生长有促进作用;(2)除50 μg·mL-1青霉素处理外,青霉素、链霉素、卡那霉素和庆大霉素其它浓度处理均有明显的抑菌作用;(3)采用500 μg·mL-1链霉素,1000 μg·mL-1卡那霉素和50 μg·mL-1庆大霉素的4个组合混合添加抗生素,均获得了无菌藻株,且对生长有促进作用.     

电絮凝法收集湛江等鞭金藻

建立了海洋微藻湛江等鞭金藻(Isochrysis zhangjiangensis)的电场絮凝收集方法。考察不同电极对絮凝率的影响,通过正交试验进行条件优化,分析了收集藻体的油脂含量及脂肪酸组成。结果表明:Al电极具有较高的絮凝率,但Fe电极具有较好的经济性。电流密度对絮凝率影响最大,其次是通电时间,最小是极板间距。最优电絮凝条件为电流密度12 m A/cm2、通电30 min以及极板间距2.0 cm,在此条件下,湛江等鞭金藻的絮凝率为92.7%,电絮凝过程能耗为2.0 k W·h/kg(以电收获微藻的干质量计)。电场絮凝和直接离心收集的藻体在油脂含量和主要脂肪酸组成及含量上均无明显差异。     

湛江等鞭金藻培养条件优化

湛江等边金藻作为多种海洋经济动物的开口饲料,因此对其高密度养殖方法的研究尤为重要。为了探究湛江等边金藻高密度养殖的方法,本研究通过细胞密度、细胞大小、细胞干重以及叶绿素含量4项指标的测定,分析了酸碱度、盐度对湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangsis)生长的影响。结果表明,在酸碱度为7.5,盐度为23时,湛江等鞭金藻的细胞密度最大,细胞干重、大小及叶绿素含量最大,且生长速率最快,指数生长期长。本研究为实现湛江等鞭金藻简易条件下高密度培养,解决海洋经济动物幼体基础饵料缺乏的问题提供理论依据。     

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。     

硫素营养水平对产油尖状栅藻光合生理及生化组成的影响

以产油尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus)为实验材料, 在持续300 μmol photons/(m2·s)光照条件下, 选用3种不同初始Na₂SO₄浓度(2.0S、1.0S对照、0.25S)的改良BG-11培养基, 在Φ3.0 cm×60 cm光生物反应器中进行通气培养, 研究分析硫素营养水平与尖状栅藻产油过程光合生理和生化组成的关系。实验结果表明, 初始硫素浓度对尖状栅藻生长有显著的影响(P<0.05), Na₂SO₄初始浓度为2.0S实验组的生物量最高, 为7.47 g/L, 显著高于1.0S组(6.43 g/L)和0.25S组(4.17 g/L)(P<0.05), 说明加富硫素营养可促进藻细胞的生长。尖状栅藻细胞的叶绿素a、b以及总类胡萝卜素含量变化均与培养基中初始硫素营养水平呈正相关。在培养初期低硫营养有利于藻细胞快速积累碳水化合物, 0.25S实验组碳水化合物含量最高, 占干重的44.37%, 比1.0S和2.0S组分别高出14.43%和13.78%, 培养后期总碳水化合物和蛋白含量均发生不同程度的降低, 转向大量累积油脂, 0.25S实验组的总脂含量最高, 达55.15% DW, 显著高于1.0S和2.0S组(P<0.05)。藻细胞的光合放氧速率、PSⅡ最大光能转化效率(F_v/F_m)、实际光能转换效率(Yield)以及相对电子传递效率(ETR)均与培养液的初始硫素浓度呈正相关, 在整个培养周期中呈先上升后下降的趋势。77 K低温荧光显示, 尖状栅藻在培养初期2个光系统之间存在光能调配现象。上述结果说明, 尖状栅藻细胞的生长、油脂积累和光合生理状况与硫素营养水平直接相关。     

球等鞭金藻对氟苯尼考胁迫的响应研究

研究以球等鞭金藻(Isochrysis galbana)为研究对象,分析在不同浓度氟苯尼考暴露下,球等鞭金藻的生长、叶绿素、类胡萝卜素和脂肪酸含量的变化。结果表明,氟苯尼考对球等鞭金藻的生长呈"低促高抑"作用,其72h-EC50为17.12 mg/L;随着暴露浓度(≥1 mg/L)增加,细胞内叶绿素含量显著下降,光合作用受到抑制,而类胡萝卜素含量显著上升。脂肪酸和类胡萝卜素共同参与藻细胞的防御机制,氟苯尼考(<1 mg/L)暴露引起细胞内总脂肪酸含量显著降低。研究探究了水产养殖环境中抗生素残留的生态风险,为水产养殖过程中抗生素的科学合理使用提供了理论依据。     

起始生物量比对3种海洋微藻种间竞争的影响

为深入了解饵料微藻与赤潮微藻间的种间竞争关系,通过微藻共培养的方法,研究了起始生物量比(1:4、1:1和4:1)对3种海洋微藻(塔玛亚历山大藻、蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻)两两之间种间竞争的影响,并对其作用机制进行了探讨。结果表明:①3种海洋微藻表现出种间竞争的相互抑制效应;②在与塔玛亚历山大藻(简称A)的种间竞争中,蛋白核小球藻(简称C)和湛江等鞭金藻(简称I)均在竞争中占优势,蛋白核小球藻随自身起始生物量比的提高,其竞争优势越加明显,湛江等鞭金藻在A:I=1:1时竞争优势最为明显;在蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻的种间竞争中,当C:I=1:4时,湛江等鞭金藻在竞争中占优势,C:I=1:1时,初期湛江等鞭金藻占竞争优势,随蛋白核小球藻的迅速生长,后期蛋白核小球藻占竞争优势,C:I=4:1时,蛋白核小球藻占绝对竞争优势;③由种间竞争抑制参数比较得出:3种微藻的种间竞争强弱依次为蛋白核小球藻>湛江等鞭金藻>塔玛亚历山大藻。蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻在起始比例C:I=1:1时,可共培养利用,在海产经济动物育苗中可对其进行适时采收投喂;两种饵料藻对塔玛亚历山大藻具有明显的抑制作用,可为开发利用饵料藻进行赤潮生物防控提供一定的科学依据。     

不同培养基及组成对2种小球藻生长和油脂的影响

研究了4种培养基及组成对蛋白核小球藻F-9和普通小球藻HYS-2的生长、油脂积累和脂肪酸组成的影响。结果发现knop、Provasoli、f/2、MAV 4种培养基中,f/2培养基更有利于小球藻的快速生长,而MAV培养基更适合油脂积累。在f/2培养基中F-9和HYS-2相对生长速率分别为0.156和0.171,培养9 d细胞干重为0.188 g/L和0.195 g/L。而在MAV培养基中F-9油脂含量最高可达19.67%,HYS-2油脂含量最高为21.91%,脂肪酸最高分别占干重的5.11%和8.71%。N/P为16∶1时小球藻生长最快,培养9 d后F-9和HYS-2的相对生长速率分别为0.23和0.239,最终细胞干重分别为0.107 g/L和0.143 g/L。而F-9和HYS-2在N/P为1∶1条件下积累油脂和脂肪酸含量最高,总脂含量分别占干重的为20.40%和27.39%,总脂肪酸占藻粉干重的含量为12.52%和16.94%。     

温度和氮磷浓度对平裂藻和栅藻生长及竞争的影响

为了解温度及氮磷浓度对平裂藻和栅藻生长及竞争的影响,分别在18、25和35℃条件下,以BG11培养基为基础,设置了不同的氮磷浓度组,进行了2种藻的单独培养试验和混合培养试验,结果表明:在纯培养条件下,低营养浓度组(磷浓度分别为0.1和0.5 mg/L)平裂藻在3种温度下基本停止生长,高营养盐浓度组(磷浓度分别为1.0和1.5 mg/L)除18℃1.0 mg/L组停止生长外,其余均能正常生长增殖,且细胞最大密度表现为25℃ 18℃ 35℃, 1.5和1.0 mg/L浓度组细胞生长差异不显著。栅藻在纯培养条件下,细胞密度总体表现为随着营养盐浓度升高而增加的趋势,细胞最大密度表现为18℃ 25℃ 35℃。在混合培养试验中,除35℃、1.5 mg/L组平裂藻对栅藻的竞争抑制参数大于栅藻对平裂藻的竞争抑制参数外,其余试验组均表现为栅藻受平裂藻影响较小。在混合培养体系中, 0.1 mg/L组平裂藻仍基本停止生长, 0.5 mg/L组受栅藻的刺激作用,生长优于纯培养体系。1.0和1.5 mg/L组均受栅藻的抑制作用,且浓度越高抑制作用越强。       

几种环境因子对叉鞭金藻种群增长的影响

运用实验生态学方法研究了海产动物重要饵料生物———叉鞭金藻(Dicrateriasp.)在室内大量培养的条件和方法。结果表明,营养盐浓度对叉鞭金藻的生长没有明显影响,以1倍浓度的F/2培养基最佳;水温21~27℃的范围都适合叉鞭金藻的培养,27℃下的生长速度和种群最终密度都高于其他温度;在实际应用中,接种密度以10×104~30×104个mL为最佳;在收获方式上,一次性培养与半连续培养的最终收获量没有显著差别,但半连续培养较一次性培养更有利于操作和减轻工作量。     

球等鞭金藻生长抑制物对藻细胞的抑制效应及抗氧化剂对抑制效应的抵制作用

以球等鞭金藻为材料,研究生长抑制物GI对藻细胞生长、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的影响;同时研究4种抗氧化剂(抗坏血酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠和3-叔丁基-4-羟基-苯甲醚)对GI抑制效应的抵制作用.结果表明,0.10mg/LGI处理组藻细胞密度、SOD和POD活性明显低于对照组,而MDA含量明显高于对照组.且随着GI浓度的继续增大,细胞密度、SOD和POD活性急剧降低,而MDA含量进一步升高.GI浓度为0.30mg/L时,处理组藻细胞密度、SOD和POD活性以及MDA含量分别为对照组藻细胞密度的0.05倍、SOD活性的0.56倍、POD活性的0.59倍和MDA含量的2.2倍.4种抗氧化剂均能有效地抵制GI对藻细胞的抑制效应,使细胞密度、SOD活性和POD活性提高,MDA含量降低.添加抗氧化剂处理组的藻细胞密度为对照组细胞密度的1.38～1.90倍、SOD和POD活性分别为对照组活性的1.49～2.12倍和1.55～2.13倍,而MDA含量比对照组含量降低57.7%～87.9%.生长抑制物的胁迫使球等鞭金藻细胞体内积累了过量的活性氧,而抗氧化剂通过清除藻细胞体内积累的活性氧,减轻了膜脂过氧化伤害,从而抵制了生长抑制物对藻细胞的抑制效应.     

叉鞭金藻固定化培养的初步研究

以海藻酸钙为载体,初步考察了CaCl2浓度、胶球大小、密度及初始细胞密度等条件：对叉鞭金藻固定化培养的影响,确定了该藻固定化生长的优化条件;当藻细胞密度大于10^6cells/ml,CaCl2浓度为0.15mol/L,在50ml培养液中加入150个微藻胶球时,藻细胞的生长量最大。与游离的叉鞭金藻相比,固定化叉鞭金藻生长速度慢,但生长周期长。     

培养基琼脂浓度及抗生素对3种海洋微藻生长的影响

目的:确定用于分离、纯化及保种所用的固体培养基中优化的琼脂浓度和利于微藻生长并抑菌的抗生素浓度。方法:设计固体培养基中的琼脂浓度以及培养液中抗生素的种类和浓度,定时测定培养体系中三种微藻的生物量及细菌菌落随培养时间的变化。结果:利于固体培养基上三种微藻生长的琼脂浓度均为0.6%~0.8%;牟氏角毛藻用200IU/ml的庆大霉素和200IU/ml的青霉素联合作用,球等鞭金藻8701和盐藻分别用300IU/ml和400IU/ml的青霉素时可保证微藻较好生长。结论:不同微藻生长所需的抗生素浓度不同,抗生素对微藻生长的影响不完全取决于抑菌作用,青霉素促进球等鞭金藻8701生长主要是产生促生长因子,庆大霉素抑制生长可能是产生抑制因子。