Metabolic and physiological regulation of Chlorella sp.(Trebouxiophyceae,Chlorophyta) under nitrogen deprivation

A freshwater green microalgae Chlorella sp., UMACC344 was shown to produce high lipid content and has the potential to be used as feedstock for biofuel production. In this study, photosynthetic effciency, biochemical pro?les and non-targeted metabolic pro?ling were studied to compare between the nitrogen-replete and deplete conditions. Slowed growth, change in photosynthetic pigments and lowered photosynthetic effciency were observed in response to nitrogen deprivation. Biochemical pro?les of the cultures showed an increased level of carbohydrate, lipids and total fatty acids, while the total soluble protein content was lowered. A trend of fatty acid saturation was observed in the nitrogen-deplete culture with an increase in the level of saturated fatty acids especially C16:0 and C18:0, accompanied by a decrease in proportions of monounsaturated and polyunsaturated fatty acids. Fifty-nine metabolites, including amino acids, lipids, phytochemical compounds, vitamins and cofactors were signi?cantly dysregulated and annotated in this study. Pathway mapping analysis revealed a rewiring of metabolic pathways in the cells, particularly purine, carotenoid, nicotinate and nicotinamide, and amino acid metabolisms. Within the treatment period of nitrogen deprivation, the key processes involved were reshu ? ing of nitrogen from proteins and photosynthetic machinery, together with carbon repartitioning in carbohydrates and lipids.     

一种户外开放式微藻培养体系优化

【目的】建立可用于大规模培养的户外开放式微藻培养体系。【方法】设计一种微藻平面开放浅层培养(Flat,open and shallow,FOS,简称浮法)体系,以小球藻(Chlorella sorokiniana)为模式藻种,探讨温度、光照、pH值和培养基营养成分等因素在该培养体系中对小球藻生长的影响,开展900 L体系的户外培养试验。【结果】浮法体系主要由塑料袋和垫板组成,在该培养体系中的小球藻在20~40℃范围内均可生长,最适生长温度为30~35℃。小球藻生长有明显的照度依赖性,无光时几不生长,随着照度升高,生长速度加快,在较高的照度下表现有光饱和现象。以TAP为基础培养基,在碳源或氮源缺乏时小球藻几不生长。pH 7.5左右有利于小球藻生长。900 L体系的户外培养试验的生物量(干物质得率)为0.15 g/(L·d)。【结论】在此新型户外平面开放浅层微藻培养体系中,温度、照度、pH值及营养成分等对小球藻的生长均有不同程度的影响。该体系有成本低、操作简便、容易控制、自然资源利用率高等特点,有大面积推广潜力。     

三氯化铁絮凝小球藻的采收工艺

【目的】研究三氯化铁对小球藻絮凝采收效果的影响,并优化采收工艺条件。【方法】分析FeCl₃浓度、小球藻初始浓度和絮凝时间对小球藻采收效率影响,利用响应面法优化利用FeCl₃采收小球藻的工艺参数。【结果】单因素实验表明,FeCl₃质量浓度为0.6 g/L、小球藻初始质量浓度为0.42 g/L和絮凝时间为30 min时,小球藻的采收效率最高。响应面法分析表明,小球藻初始浓度对小球藻采收率有显著影响(P<0.05);影响采收效率的主次因素顺序为小球藻初始浓度>FeCl₃浓度>絮凝时间;FeCl₃浓度和小球藻初始浓度的交互作用对小球藻的采收效率有显著影响(P<0.05);FeCl₃浓度二次项对小球藻的采收效率有极显著影响(P<0.01)。【结论】利用FeCl₃采收小球藻的最佳工艺条件:小球藻初始质量浓度为0.55 g/L,FeCl₃质量浓度为0.6 g/L,絮凝时间为38 min,此时的采收效率为(98.6±1.9)%。     

硫元素对小球藻异养生产虾青素的影响

研究了不同浓度硫元素对小球藻Chlorella zofingiensis异养生长和合成虾青素的影响.结果表明,低硫条件下,细胞分裂受到严重抑制,虾青素迅速积累且含量显著提高,但限制藻细胞干重的增加.硫元素3μmol·L<'-1>浓度下,第14天虾青素含量最大,达到1.19mg·g<'-1>,高出300μmol·L<'-1>硫元素组40.68%.硫元素3000μmol·L<'-1>浓度下,在第14天时获得最大虾青素产量,达到9.99mg·L<'-1>.与300μmol·L<'-1>硫元素组相比,3000μmol·L<'-1>硫元素组获得了更高的生物量和虾青素产量.而前者在培养后期,出现了一定程度的蛋白质抑制现象.本研究认为,在单批异养培养中,硫元素300μmol·L<'-1>可能是葡萄糖代谢获得最大生物量所需的最低浓度,因此在流加葡萄糖培养的工业化生产中,一次性加入更高浓度的硫元素,可望获得更高的虾青素产量.     

小球藻对不同盐度海水养殖尾水的净化效果研究

微藻处理养殖尾水已成为热点研究方向,有关一定盐度范围内海水养殖尾水的微藻处理研究较少。本试验调配了两种盐度(16和26)的海水养殖尾水,以空白组作对照,设置小球藻(Chlorella salina)初始接种密度梯度(5×10⁵、1×10⁶、2×10⁶和3×10⁶个/mL),研究小球藻对海水养殖尾水中不同形态氮和磷的去除效果。结果表明,小球藻在海水养殖尾水中生长良好,可有效去除尾水中的氮磷营养盐,16盐度组中各初始藻密度组对NH₄⁺、NO₃^-和总溶解态氮(total dissolved nitrogen,TDN)的去除率分别为85.03%~85.87%、60.87%~63.70%和54.53%~57.64%,组间无显著差异(P>0.05);26盐度组中除5×10⁵组外,其余藻密度组对NH₄⁺、NO₃^-和TDN的去除率分别为87.23%~88.16%、56.70%~57.79%和53.31%~54.62%,且组间无显著差异(P>0.05),表明小球藻初始接种密度对尾水中氮盐的去除无显著影响。除5×10⁵个/mL组外,16与26盐度组中对TDN的去除率无显著差异,表明盐度变化对氮的去除无影响。随着初始藻密度的升高,16和26处理组对总溶解态磷(total dissolved phosphorus,TDP)的去除率均上升,分别为76.13%~99.53%和63.72%~96.83%,表明藻初始接种密度的升高可促进尾水中磷的去除,且盐度升高没有影响小球藻对磷的去除。本研究获得了不同初始接种密度小球藻对一定盐度范围的海水养殖尾水的吸收利用特点,可为海水养殖尾水的生态化处理提供一定的理论基础。     

UV-B短期照射对北极冰川小球藻Chlorella sp.的生物学效应

以一种分离自北极冰川融水的淡水微藻（Chlorella sp.）为实验材料,设置两个不同强度UV-B（45μw/cm2、76μw/cm2）照射处理、每4小时取样检测,对其生化组分进行分析,了解微藻对UV-B辐射的响应。研究结果显示小球藻经辐射处理后,其生化成分发生变化：（1）在较低强度的UV-B（45μw/cm2）辐射下,叶绿素a（Chla）和类胡萝卜素（Car）含量先升后降,且在4h时有最大值;高强度UV-B（76μw/cm2）辐射下,Chla和Car含量随辐射时间延长基本呈下降趋势。（2）超氧阴离子（O2?ˉ）和丙二醛（MDA）含量基本随辐照时间的延长和辐照强度的增大提高,过氧化氢（H2O2）含量变化虽随辐照时间的延长呈上升趋势,但直到12h是才表现为明显的提高。（3）超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性在低UV-B处理下,随辐照时间的延长呈升高趋势;在高UV-B辐射下,SOD活性先升后降,CAT活性上下波动。(4)UV-B辐射使小球藻脂肪酸组成发生了变化。这些结果表明：UV-B,尤其是高强度或较高剂量的UV-B会对北极冰川微藻带来不利的影响。     

毛乌素沙地土壤凝结水来源分析

土壤凝结水是半干旱地区生态系统重要的水源,为阐明毛乌素沙地臭柏(Sabina vulgaris)冠层下土壤表层5 cm凝结水的水汽来源,应用自制凝结试筒于2008年9—10月在毛乌素沙地开发整治研究中心院内开展试验。结果表明,毛乌素沙地土壤表层凝结水由吸湿水、大气水汽凝结水和土壤水汽凝结水组成;大气中的水汽总是先于土壤中的水汽到达和离开表层5 cm土壤;大气中水汽对土壤表层5 cm凝结水的贡献率小于土壤水汽的贡献率,9月上旬至中旬大气中水汽和土壤水汽的贡献比为2∶5,9月下旬至10月中旬为3∶10;单日凝结量和蒸发量呈现显著的线性关系。     

干燥胁迫对几种单胞藻的影响

研究了三种单胞藻（新月菱形藻、盐藻和小球藻）肿离海水后在室内晾干不同时间对其生长的影响,结果表明,晾干３ｈ,对盐藻和小球藻影响不大,晾干６￣９ｈ,失水超过５０％复水后,盐藻就停止生长,小球藻就逐渐死亡。新月菱形藻和两种绿藻有很大不同,晾干３ｈ对其生长有促进作用,晾干６￣９ｈ对其生长有轻微抵制作用;室内自然光下晾干经暗中晾干有较大的损害。三种藻以干燥胁迫的耐受力不同,新月菱形藻最大,其次是盐藻,小球     

小球藻对5种常用基因工程抗生素的敏感性研究

于１９９６年以本实验室培养的随圆小球藻为材料,就其对Ｇ４１８,潮霉素,氯霉素,链霉素,卡好霉素等５种抗生素的敏感性进行了研究。结果表明,小球藻对氯霉素,链霉素和卡那霉素敏感,对潮霉素较为敏感,１００μｇ／ｍｌ即０．１９０ｍｍｏｌ／Ｌ的用量可抑制固体培养中小球藻的生长;对Ｇ４１８则高度敏感,３０μｇ／ｍｌ即０．０４３ｍｍｏｌ／Ｌ的Ｇ４１８即可完全抑制固体培养中小藻 的生长,１５μｇ／ｍｌ即０．０２２