转基因衣藻lba及对照藻产氢培养条件的优化

通过对莱茵衣藻849及其转基因衣藻lba进行光照强度、细胞浓度和培养基中硫酸盐含量三因素三水平的正交实验,确定了两个藻种的最佳产氢条件,同时对转基因藻和849产氢培养条件下的光合放氧速率和pH进行了检测。实验结果表明,在25 ℃下,莱茵衣藻849和转基因衣藻lba的最佳产氢条件都为光照强度 60μmol/(m²·s),细胞浓度为叶绿素含量12.5μg/ml,培养基中硫酸盐含量0μmol/L。莱茵衣藻849和转基因衣藻lba的最高氢气产量分别达到了349μl/mg chlorophyll 和634μl/mg chlorophyll。在产氢条件下,转基因藻lba的净光合放氧速率比849低。结果为利用豆血红蛋白特性通过基因工程手段提高莱茵衣藻产氢量提供基础实验数据。     

豆血红蛋白基因lba的克隆及其转化衣藻叶绿体

降低细胞内的氧气含量是提高莱茵衣藻产氢效率的重要手段之一。本研究首次尝试将豆血红蛋白基因lba转入衣藻叶绿体中表达,利用豆血红蛋白具有与氧可逆结合的特性,期望降低转基因衣藻细胞内的氧气含量,达到提高衣藻产氢效率的目的。实验结果证明,lba成功转入到衣藻叶绿体中,且对其生长没有产生显著影响,这为下一步调控Lba在衣藻叶绿体中表达活性和提高衣藻产氢效率奠定了实验基础。     

酒色着色菌利用产酸克雷伯氏菌发酵废液产氢

研究了酒色着色菌(Chromatiumvinosum DSM185)利用产酸克雷伯氏菌(Klebsiellaoxytoca HP1)发酵产氢废液进行光发酵和暗发酵产氢的可行性,以达到对产氢底物的充分利用和对产氢废液的进一步处理。研究结果表明C.vinosum可以利用K.oxytoca的发酵废液进行光发酵产氢和暗发酵产氢。C.vinosum发酵产氢后废液中残余还原糖和主要有机酸(丁酸)的含量明显降低,发酵产氢的最佳pH为6.5,添加0.1%(W/W)NH4Cl能促进产氢。在光照条件下丁酸利用率可达54.38%,产氢量达36.97mL/mg;在黑暗条件下丁酸利用率可达36.01%,产氢量达37.50mL/mg。     

光合细菌产氢条件的研究

从被有机物污染的土壤及水域中分离得到13株属于红螺菌科的光合细菌,对其在苹果酸、乳酸、葡萄糖、乙酸、丙酸及丁酸中的光致产氢现象进行了研究。最高产氢量为39.8ml·20ml菌液~(-1)·48h~(-1),产氢活性为7.8ml·g生物量~(-1)·h~(-1)”。底物对不同菌株的产氢量与产氢活性均具有影响,pH对产氢过程也有明显的作用,大于6000lx的光强度对提高产氢活性已无明显作用。固定化细胞在静态培养条件下也能提高产氢能力,但延长产氢时间的作用不明显。     

硫和pH对蛋白核小球藻光照产氢的影响

在有无硫及pH5.0-8.0下对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)光照产氢的影响进行了研究。结果表明,在持续光照(165μmolm-2s-1)条件下,从有硫培养液(TAP培养液)内叶绿素a含量、Fv/Fm值及ΦPSII值的变化表明蛋白核小球藻在pH6.0-7.0时生长最佳,生长旺盛易形成暂时的无氧环境而利于藻产氢。最高的产氢速率和总产氢量出现在pH7.0,分别是0.10mlmg-1chlh-1和1.39ml。从无硫培养液(TAP-S培养液)内叶绿素a含量、Fv/Fm值及ΦPSII值的变化表明蛋白核小球藻生长明显受抑制,形成的无氧环境持久,故产氢持久,总产氢量比有硫培养液内高。蛋白核小球藻在pH5.5培养液内的Fv/Fm值后期高于其他4种pH值的,表明潜在的PSII光化学效率高,在光照条件下产氢电子主要来源于PSII,故pH5.5的无硫培养液内藻的产氢速率和总产氢量最大,分别是0.58mlmg-1chlh-1和10.98ml。说明pH为5.5的无硫培养液是蛋白核小球藻产氢的最佳条件。     

小球藻与固氮菌Mesorhizobium sp.共培养对小球藻生长和油脂积累的促进效果

微藻油脂不仅可以作为功能油脂,同时也是生产生物柴油的重要原料之一。为解决微藻生长与油脂积累之间的矛盾,利用藻菌共培养技术在缺氮条件下将无菌小球藻与细菌以不同初始比例进行共培养,通过测定藻细胞生物量、油脂含量和脂肪酸比例等来研究藻菌共培养对小球藻生长和油脂积累的影响。结果表明,在小球藻与固氮菌B2. 3 70∶1(V/V)共培养体系中,小球藻的生物量和油脂含量较同样条件下单独培养小球藻有了显著提高。其生物量最高可达1. 68g/L、总脂含量为45. 2%、总脂产率为75. 94 mg/(L·d)、中性脂含量为23. 0%及中性脂产率为38. 65mg/(L·d),其生物量和油脂含量分别较单独小球藻培养时提高了66. 3%和47. 7%。同时细菌的加入显著提高了藻细胞内C18∶1脂肪酸的比例。结论表明,通过藻菌共培养技术能够有效提高微藻生物油脂的质量和产量,具有较好的实际利用价值。     

谷氨酸废液培养莱茵衣藻的产氢研究

通过在一般培养基中添加尿素、谷氨酸、葡萄糖等有机物,考察了菜茵衣藻混合营养培养的产氢效果。结果表明,含尿素混合营养培养菜茵衣藻产氢是含铵氮的培养基培养的6倍,无硫含尿素的混合营养培养具有最佳的产氢效果,是有硫含铵氮的培养基的10倍。谷氨酸及葡萄糖的添加对其生长和产氢也有促进作用,对菜茵衣藻生长和产氢促进作用的尿素的最佳添加量为0．25g/L,谷氨酸的最佳添加量为0．7g/L,葡萄糖的添加量为0．2g/L。     

衣藻生物制氢的研究进展

综述了利用衣藻生产氢气作为再生能源的研究进展。分别介绍了衣藻产氢的代谢机理、培养条件、衣藻氢化酶的特性以及利用分子生物学手段、生物信息学手段和生物工程技术提高衣藻生物制氢效率的方法,包括氢化酶的氧耐受性的改造、外源氢化酶基因的表达、影响衣藻产氢的关键基因的筛选、利用缺硫培养基和固定化培养方法提高氢气产量等。最后,还对利用衣藻生物制氢的可行性和经济性进行了分析,对其发展方向提出自己的看法。     

酒色着色菌利用产酸克雷伯氏菌发酵废液产氢

研究了酒色着色菌(Chromatium vinosum DSM185)利用产酸克雷伯氏菌（Klebsiella oxytoca HP1）发酵产氢废液进行光发酵和暗发酵产氢的可行性,以达到对产氢底物的充分利用和对产氢废液的进一步处理。研究结果表明C.vinosum可以利用K.oxytoca的发酵废液进行光发酵产氢和暗发酵产氢。C.vinosum发酵产氢后废液中残余还原糖和主要有机酸（丁酸）的含量明显降低,发酵产氢的最佳pH为6.5,添加0.1%(W/W)NH₄Cl能促进产氢。在光照条件下丁酸利用率可达54.38%,产氢量达36.97 mL/mg;在黑暗条件下丁酸利用率可达36.01%,产氢量达37.50mL/mg。     

固定化光合细菌利用有机物产氢的研究

应用固定化细胞技术包埋荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonas capsulata)菌株386．研究在光照下利用有机物产氢的特性。实验观察到,光照培养120小时,悬浮培养物的产氢量为68．2ml·比产氢速率为104．1ml H2/g(生物量)·h;用琼脂包埋后．其产氢能力得到改善,产氢量和比产氢速率分别达到128．4ml和l 9s．8mlH2/g·h。该菌株除可利用苹果酸外,还可利用葡萄糖、乳酸、丙酸等基质高效地产氢。基质浓度只有控制在适当水平时,才具有较高的基质转化产氢效率。此外．菌体生物量、菌龄、培养液pH、光照强度、光照／黑暗时间比以及温度对产氢过程均有不同程度的影响。     

农杆菌介导转化莱茵衣藻体系的优化

[目的]为建立根癌农杆菌介导的莱茵衣藻快速简便高效的遗传转化体系,本研究以模式生物莱茵衣藻为受体材料,从转化方法和转化子快速鉴定两个方面进行了优化.[方法]比较了固体培养基共培养转化方法和液体培养基共培养转化方法对根癌农杆菌LBA 4404介导的莱茵衣藻CC425转化效率的影响;研究并比较了(1)首先经过TE裂解再进行...     

深红红螺菌吸氢酶缺失突变株在管式光合反应器中的产氢

本研究设计了一种2 L分体式管式光合反应器, 并研究了深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)吸氢酶缺失突变株在该反应器中分别利用人工光源(持续光照与光暗交替)和自然光的产氢规律。结果表明在人工光照条件下R. rubrum的产氢可维持5 d, 持续光照和光暗交替条件下(12 h: 12 h)的氢产量可分别达到5752 mL/PBR ± 158 mL/PBR和5012 mL/PBR ± 202 mL/PBR; 自然光条件下, 最适产氢光照强度为30000 Lux~40000 Lux; 在此光照条件下, R. rubrum产氢可维持6 d~ 10 d, 最高氢产量可达到2800 mL/PBR。尽管利用自然光的氢产量比利用人工光源氢产量低, 但是利用自然光的产氢比较经济, 并且该光合产氢系统操作简单, 该工艺有望开发为低成本的光合细菌产氢技术。     

菌藻共生提高小球藻生物量和产油率

微藻规模化养殖常伴随着细菌的影响,存在于微藻藻际的细菌对微藻生长的影响及藻菌共生的机理尚缺乏深入研究。为建立有益的菌藻共生体系和提高微藻生物质产量,以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,分离藻际微环境的菌群,并运用16S rDNA测序进行鉴定。通过藻菌(1∶1)共培养筛选优势促生菌。人工构建不同比例的菌藻共培养体系,分析优势促生菌对微藻生长和生物质产量的影响。结果显示,从埃氏小球藻藻株SXND-25藻际分离到6个菌种,属于菠萝泛菌属(Pantoea)、假单胞菌属(Pseudomonas)、鹑鸡肠球菌属(Enterococcus gallinarum)和大肠杆菌属(Escherichia coli)四个菌属。其中假单胞菌(Pseudomonas)和菠萝泛菌(Pantoea)为优势促生菌。与其他不同比例菌藻共培养相比,埃氏小球藻与菠萝泛菌1∶5共培养的促生效果突出,埃氏小球藻在第8天生物量达5.86 g/L,藻细胞含油量为26.88%,总油脂产量为1.575 g/L且单不饱和脂肪酸(MUFA)高达554-564mg/L。另一优异组合为埃氏小球藻与假单胞菌1∶1共培养,埃氏小球藻第8天生物量为4.12 g/L,藻细胞含油量达29.50%,总油脂产量提高到1.215 g/L,但MUFA含量低(168-175 mg/L)。研究表明在埃氏小球藻培养过程中,适量添加促生菌,可同时提高埃氏小球藻生物质和油脂产量,这为探究藻菌互作效应以及有益藻菌共生体系应用于微藻规模化生产提供参考依据。     

红假单胞菌H菌株生长细胞光照放氢条件的研究

本文报道红假单胞菌属（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）Ｈ菌株光照放氢的主要条件。结果表明,Ｈ菌株除利用苹果酸外,还可以利用葡萄糖、丁酸钠、乳酸钠等底物光照放氢,尤以葡萄糖产氢量较高。Ｈ菌株光照放氢的适宜ｐＨ为７．０,与细胞生长最适ｐＨ值一致。可以明显地抑制生长细胞放氢,在气相完全为Ｎ_２条件下,Ｈ菌株仍能以较高速率光照放氢。Ｈ菌株光照放氢的适宜温度为３０℃。空气能抑制光照放氢,加入一定浓度的Ｎａ_２Ｓ可以缓解这种抑制作用。     

产氢菌的复合诱变选育及突变株HCM-23的产氢特性

以厌氧产氢细菌Clostridium sp. H-61为原始菌株, 先后经亚硝基胍(NTG)、紫外(UV)诱变, 选育得到1株高产突变株HCM-23。在葡萄糖浓度为10 g/L的条件下, 其产氢量为3024 mL/L, 比原始菌株提高了69.89%; 其最大产氢速率为33.19 mmol H2/g DW·h, 比原始菌株(19.74 mmol H2/g DW·h)提高了68.14%。经过多次传代试验, 稳定性良好。其发酵末端产物以乙醇和乙酸为主, 属于典型乙醇型发酵代谢类型。其最适产氢初始pH为6.5, 最适生长温度为36℃, 以蔗糖为最佳碳源。与原始菌株相比, 突变株HCM-23的产氢特性发生了改变, 如生长延滞期延长, 可利用无机氮源等。     

温度、光照、盐度及pH对旋链角毛藻生长的影响

以旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)为实验材料,采用f/2培养基,设置了2个盐度梯度(25和30),4个温度梯度(15℃、20℃、25℃和30℃),3个光照梯度(29.3μE·m^-2·s^-1、78.12μE·m^-2·s^-1和126.95μE·m^-2·s^-1),3个pH梯度(7.0、7.5和8.3)的处理,并计算了不同培养条件下藻细胞在指数生长期的比生长率,比较研究了温度、光照、盐度及pH等环境因子对旋链角毛藻生长的影响。进一步进行盐度、光照的两因素正交实验,并检验两者的交互作用。其中盐度设25、30两个水平,光照强度设29.3μE·m^-2·s^-1、78.12μE·m^-2·s^-1和126.95μE·m^-2·s^-1三个水平。实验结果表明,温度为20℃,光照为78.12μE·m^-2·s^-1,盐度为25,pH在8.3时是旋链角毛藻的最佳生长条件,此时最大比生长率和生物量达到最高,温度对藻类生长的影响比盐度,光照,pH的要明显得多,实验中其他处理均会抑制其生长。     

正交实验优选光合细菌混合菌群产氢的最佳条件

对光合细菌混合菌群产氢影响因子进行了实验研究。通过单因素实验和正交实验, 系统考察了碳源、氮源、碳源浓度、氮源浓度、初始pH值、光照方式、接种量等因素对产氢量的影响, 实验得出最佳工艺条件为: 采用3号菌群, 碳源为葡萄糖, 碳源浓度为3 g/L, 氮源为尿素, 氮源浓度为9 g/L, 接种量为10%, pH值为8.5, 光照方式为12 h光照-12 h黑暗交替光照, 培养温度为30°C。菌种、碳源、碳源浓度、氮源是影响产氢量的重要因素。     

尖刺拟菱形藻和抑食金球藻碱性磷酸酶生理学特性的比较研究

采用批量培养的方法, 比较研究尖刺拟菱形藻 (Pseudo-nitzschia pungens)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)两种海洋微藻碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase, AP)的生理学特性, 分析细胞内、外磷含量的变化对AP 表达的调控。结果表明, 尖刺拟菱形藻和抑食金球藻的AP 均为诱导酶, 藻的碱性磷酸酶活性(AP activity, APA)表达受到外部溶解态无机磷酸盐(Dissolved inorganic phosphate, DIP)与细胞内颗粒磷含量(Particulate phosphorus, PP)的共同调控。尖刺拟菱形藻APA 对磷胁迫的灵敏度较高, 在DIP 尚高(1.80 μmol⋅L–1)且PP 充分(222.19 fmol⋅cell–1)的条件下, 尖刺拟菱形藻就开始大量表达APA。而抑食金球藻则是在内外磷源都即将耗尽(DIP 和细胞PP 分别为0.26 μmol⋅L–1 和4.49 fmol⋅cell–1)的条件下才开始大量表达APA。尖刺拟菱形藻的AP 基本是结合在细胞上的, 而抑食金球藻会释放一定量(6.1%-20.9%)的AP 于水体中。抑食金球藻单位体积的最大APA 约为尖刺拟菱形藻的73 倍。尖刺拟菱形藻与抑食金球藻依靠AP 水解溶解态有机磷(Dissolved organic phosphorus, DOP)的能力有差异。     

产氢菌的复合诱变选育及突变株HCM-23的产氢特性

以厌氧产氢细菌Clostridium sp.H-61为原始菌株,先后经亚硝基胍(NTG)、紫外(UV)诱变,选育得到1株高产突变株HCM-23.在葡萄糖浓度为10 g/L的条件下,其产氢量为3024 mL/L,比原始菌株提高了69.89%;其最大产氢速率为33.19 mmol H2/g DW·h,比原始菌株(19.74 mmolH2/g DW·h)提高了68.14%.经过多次传代试验,稳定性良好.其发酵末端产物以乙醇和乙酸为主,属于典型乙醇型发酵代谢类型.其最适产氢初始pH为6.5,最适生长温度为36℃,以蔗糖为最佳碳源.与原始菌株相比,突变株HCM-23的产氢特性发生了改变,如生长延滞期延长,可利用无机氮源等.     

连续光照转暗培养联合药物处理实现衣藻细胞的高水平同步化

单细胞衣藻(Chlamydomonas)是光合作用和植物细胞周期等生物学过程研究的一个重要模式系统, 同步化培养是进行相关研究的必要手段。该研究探索了连续光照转暗培养联合细胞周期阻断剂实现莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)细胞高水平同步化的新方法, 并利用流式细胞术对同步化程度进行了精确的分析。结果表明, 连续光照转暗培养或联合S期阻断剂可以使衣藻细胞同步化到G1期或G1/S期边界; 连续光照转暗培养联合M期阻断剂或者在“加入-释放”S期阻断剂后再加入M期阻断剂可以使衣藻细胞同步化到M期, 同步化水平可达80%。具体的同步化培养步骤要根据研究对象(特别是某些衣藻突变株系)的特性和研究目的确定。