基于提高乙醇产率的常压室温等离子体微藻诱变育种

以普通小球藻FACHB-25为研究对象,利用常压室温等离子体在不同功率条件下对其诱变处理,在功率100W、120W条件下筛选出3株优势藻株,依次编号为S100-7、S120-4、S120-9.其中S120-9藻株培养末期生物量增加明显且多糖产量是原始藻株产量的1.34倍,达到237.98mg/L;S120-4碳水化合物含量占比为37.55%,较原始藻株提高了43.48%.对比了各藻株在光合性能、细胞组分以及细胞形态等方面差异.通过同步糖化发酵（SSF）,碳水化合物含量最高的S120-4藻株乙醇产量达到1.58g/10g藻,但其生物量积累受到限制.考虑生物量积累情况,推算出S120-9藻株单位体积藻液乙醇产量最高达到0.1033g/L.     

多环芳烃-蒽对米氏凯伦藻和青岛大扁藻种间关系的影响

以青岛大扁藻(Platymonas helgolandica)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi Hansen)为试验材料,在实验室生态条件下研究了多环芳烃蒽对不同初始数量比的两种海洋微藻种间关系的影响,以期为探讨海洋微藻间的相互作用对赤潮生消的影响研究提供实验依据。结果如下:(1)两株藻种群生长和繁殖受种群初始接种密度的影响。(2)共培养体系中米氏凯伦藻对青岛大扁藻表现为抑制作用,青岛大扁藻对米氏凯伦藻表现为促进作用。(3)蒽对两株藻皆表现为胁迫作用,米氏凯伦藻更为敏感,青岛大扁藻耐受力更强。蒽的胁迫改变了两株藻的种间竞争关系。     

15株微藻对猪场养殖污水中氮磷的净化及其细胞营养分析

在实验室条件下调查了15株淡水微藻在猪场养殖污水中的生长性能、细胞组成及各微藻对污水中氮磷的去除效果.结果表明:15株微藻均可有效降低猪场养殖污水中的氮磷含量,但不同藻株对污水中不同形态氮的去除效果差异明显.多棘栅藻(Scenedesmus spinosus)SHOUF7、多棘栅藻(S.spinosus)SHOU-F8和四尾栅藻(S.quadricanda)SHOU-F35去除总氮效果最佳.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和斜生栅藻(S.obliquus)SHOU-F21去除硝态氮效果最好,最大去除率可达到100%.椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)SHOU-F3、单生卵囊藻(Oocystis solitaria)SHOU-F5和四球藻(Tetrachlorella alternans)SHOU-F24去除氨态氮效果最好,最大去除率为97.82%.各株微藻对污水中总磷的去除率均很高,可达91.00%以上.利用猪场养殖污水培养的各株微藻细胞蛋白含量及脂肪酸组成差异显著,蛋白含量最高的为椭圆小球藻(Ch.ellipsoidea)SHOU-F3(43.90%),含量最低的为多棘栅藻SHOU-F8(23.87%);16∶0和18∶3n3在各株微藻中含量均较丰富.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8、淡水小球藻(Chlorella sp.)SHOU-F19和针形纤维藻(A.acicularis)SHOU-F120的脂肪酸甲酯的理论烷基值超过47.因此,多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和四尾栅藻SHOU-F35是净化猪场养殖污水的优良藻株,其中,多棘栅藻SHOU-F8是猪场养殖污水净化耦合微藻生物柴油生产的合适藻株.     

拟柱孢藻生长及碱性磷酸酶活性对不同磷浓度和磷形态响应的株系间差异

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是热带地区普遍存在的蓝藻种类,近年来广泛扩张到温带地区水体,耐受低磷环境和多生态型的存在被认为是该藻能成功入侵的重要原因.为进一步了解不同藻株对磷波动的生理响应是否存在差异,本研究以广东省镇海水库分离的4株拟柱孢藻(N1、 N8、 N9和N10)为材料,观测它们的生长和碱性磷酸酶(ALP)活性在不同无机磷(Pi)浓度(HP=7.13 mg·L~(-1)、 MP=0.64 mg·L~(-1)、 LP=0.03 mg·L~(-1))和磷形态[磷酸氢二钾(K_2HPO_4)、焦磷酸钾(K_4P_2O_7)、三聚磷酸钾(K_5P_3O_(10))、 D-葡萄糖-6-磷酸(D-G-6-P)、三磷酸腺苷(ATP)、环磷酸腺苷(cAMP)]的变化.结果表明, 4株拟柱孢藻的生长对Pi浓度变化的响应基本一致,即它们的生物量都随Pi浓度的升高而增加,而ALP活性则反之;无论在LP、MP或HP条件下,N8藻株的ALP活性均显著低于其他3藻株,表明该藻株更能适应环境中的磷波动.在不同磷源培养下,拟柱孢藻N8和N9在3种无机磷下的生物量显著高于3种有机磷组,两者的比生长速率在K_2HPO_4最高,在ATP中最低,这表明拟柱孢藻偏好无机磷,但也能利用有机磷生长;在有机磷源条件下,N8藻株在ATP中的ALP活性显著高于其他2种有机磷,而N9藻株的ALP活性在3种有机磷培养下无显著差异,这表明N8藻株对无机磷缺乏的响应较N9藻株更为敏感.本结果表明来源于同一水库的拟柱孢藻藻株间存在显著差异,其中N8藻株对磷浓度变化的适应及响应能力均高于其它藻株.株系差异性的存在有利于拟柱孢藻适应各种环境变化,增强自身的竞争优势.     

链状亚历山大藻(东海株)对磷营养物质的需求与吸收策略

针对长江口临近海域富营养化特征,设计实验研究了链状亚历山大藻(东海株ACDH)生长的最适N/P、对PO4-P的吸收能力,以及对有机磷营养物质的利用能力,分析了ACDH藻株对P营养物质的需求和吸收策略.结果表明,ACDH藻株生长的最适N/P在9～11,其生长需要相对较多的P.ACDH藻株对PO4-P的最大吸收速率(Vm)和半饱和常数(Ks)分别为0.23 pmol/cell·h和0.92 μmol/L,能够吸收较低浓度的PO4-P,但与该海域典型赤潮藻种中肋骨条藻相比,对低浓度PO4-P的竞争不占优势.ACDH藻株在PO4-P限制下具有强烈的碱性磷酸酶表达,有可能通过碱性磷酸酶利用有机磷营养物质,这在其赤潮的形成中应具有重要作用.     

两类藻毒素聚酮合成酶遗传相似性及其二级结构预测分析

研究微囊藻毒素聚酮合成酶、节球藻毒素聚酮合成酶之间的遗传关联性,并对其二级结构进行预测分析.应用聚合酶链反应得到2株蓝绿藻的毒素聚酮合成酶(PKS)基因,并进行基因序列分析.从GenBank中提取产微囊藻毒素、产节球藻毒素藻株的相应基因序列,利用DNAStar和phylip软件分析目的基因一致性及2类藻毒素PKS的进化情况.采用Garnier-Robson法、Karplus-Schulz法预测项圈藻株202A1/35、节球藻株NSOR10PKS蛋白片段的二级结构,Kyte-doolittle法分析蛋白的亲水性,Emini法预测蛋白质的表面可能性.结果表明,2类藻毒素PKS目的基因的相似性非常高;项圈藻属、念珠藻属的微囊藻毒素PKS与节球藻毒素PKS的进化关系较近;2种藻毒素PKS分析片段二级结构具有较大的相似性,其亲水性与表面可能性区域等特征也极为相似.     

中国东南沿海四株亚历山大藻的系统发育研究

通过核糖体基因大亚基(LSU rDNA)D1-D2区以及ITS序列分析,研究了采自于中国东南沿海的4株亚历山大藻(Alexandrium Halim)的系统发育.结果显示,本地的亚历山大藻与来自日本和韩国的藻株亲缘关系很近;而且通过构建系统发育树,发现本地亚历山大藻与东亚藻株聚成一个大族.与东亚藻株在rDNA序列上的高相似性也说明本地株亚历山大藻属于温带亚洲基因型,而从欧美传入的机会较小.结果同时显示,塔玛亚历山大藻(A. tamarense)与链状亚历山大藻(A. catenella)LUS和ITS序列相近,可能在遗传学上是同一种类.     

3株溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻效应

从武汉市的池塘分离到3株编号分别为M6,M8和M13的溶藻细菌,对这3株细菌的生理生化特性、溶藻专一性和溶藻原因进行了研究.结果表明:M6,M8和M13分别属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)和节杆菌属(Arthrobacter sp.);它们分别能溶解鲍氏织线藻、念珠藻、鱼腥藻、坑形席藻、铜绿微囊藻、鞘丝藻等多种蓝藻,并且它们的液体溶藻现象较固体溶藻现象明显;3株溶藻细菌培养液的过滤液仍有溶藻效应,说明溶藻原因可能是细菌释放某种化学物质所致.      

静电场对钝顶螺旋藻藻蓝蛋白稳定性影响研究

为了研究静电场对钝顶螺旋藻藻蓝蛋白稳定性的影响,通过静电场对钝顶螺旋藻进行诱变处理,处理条件为5 min(0、3、6、9、12、15、18、21、24、27 k V)的藻珠IS、ES-1、ES-2、ES-3、ES-4、ES-5、ES-6、ES-7、ES-8、ES-9,从电场处理的藻种中选取了一株优质藻珠ES-8,与出发株IS比较:其β-胡萝卜素含量增幅达到32.41%;藻蓝蛋白含量增幅达到19.26%;藻蓝蛋白紫外吸收光谱的最大吸收峰位置一致,最大吸收峰值略高于IS。在藻蓝蛋白的稳定性试验中,ES-8与IS在p H 4~10范围内其藻蓝蛋白都能保持较高的活性;ES-8与IS在低于25%的乙醇溶液中,其藻蓝蛋白具有较好的稳定性,保存率分别在84.99%与82.08%以上;在浓度低于4%的氯化钠溶液中,IS株的藻蓝蛋白的稳定性变化不大,ES-8株的藻蓝蛋白受到非常好的保护。     

北部湾卡盾藻(Chattonella spp.)种类鉴定

2018年9月在北部湾海域分离得到3株卡盾藻,采用光学显微镜对其进行形态学初步鉴定,并通过核糖体大亚基LSU rDNA和ITS基因进行系统进化分析。结果表明,卡盾藻北部湾株符合海洋卡盾藻形态学典型特征:藻体黄褐色,细胞呈纺锤形,无黏液泡,尾部具尖端,细胞平均长（57.8±9.1）μm。系统发育树上北部湾卡盾藻分别以96%（LSU rDNA）和99%（ITS）的自展支持率与不同来源的海洋卡盾藻、古老卡盾藻、卵圆卡盾藻、小型卡盾藻聚在同一大分支上。通过遗传距离分析发现,北部湾3株卡盾藻与不同来源的海洋卡盾藻、古老卡盾藻、卵圆卡盾藻、小型卡盾藻亲缘关系较近,LSU和ITS遗传距离分别为0.0000~0.0016和0.0000~0.0235;而与盐生卡盾藻亲缘关系较远,遗传距离分别为0.0415~0.0490和0.0733~0.0750。因此,综合形态学和分子生物学结果可以确定北部湾3株卡盾藻为海洋卡盾藻/海洋卡盾藻的变种。研究结果可为我国卡盾藻藻华藻种库的构建和卡盾藻北部湾株生理生态学的研究提供基础数据。     

一株酸性红壤拟小球藻的分离及其镉吸附能力研究

华南红壤稻田同时受到酸化和镉(Cd)污染的胁迫,以藻类为代表的生物材料可同时提升环境pH和吸附Cd,因此,将藻类用于Cd污染酸性土壤修复的研究备受关注.本研究从华南酸性水稻土壤中筛选得到一株具备耐酸耐Cd能力的微藻,通过形态观察和18S rRNA基因序列测序以及系统发育树分析,被鉴定为拟小球藻,最终将其命名为ZJ1(Parachlorella sp. ZJ1).藻株ZJ1的耐酸、耐Cd实验结果表明,其能耐受的最低pH为3.50,能耐受的最高Cd浓度为6.00 mg/L.藻株ZJ1的Cd吸附能力实验结果表明,在pH=6.00以及初始Cd浓度分别为1.50、3.00和5.00 mg/L的条件下,藻株ZJ1对Cd的吸附率分别为67.36%、64.89%和41.03%.吸附动力学拟合结果表明,藻株ZJ1对Cd的吸附特征符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于化学吸附和单分子层吸附.当pH=4.00、初始Cd浓度为3.00 mg/L时,藻株ZJ1对Cd的去除率能够达到56.81%,并且能将体系p H提升至6.50左右,表明藻株ZJ1具备在酸性环境下吸附Cd并提升体系pH的能力.藻株...     

不同铁浓度对单细胞和群体铜绿微囊藻生长的影响

分别在限铁和富铁的条件下,比较研究了Microcystis aeruginosa PCC7806(单细胞株)和M.aeruginosa XW01(群体株)2株铜绿微囊藻的生长、光合作用效率、铁载体分泌及其细胞对铁元素的积累.2株藻的ITS 序列相似性为95%,铁吸收调节蛋白基因fur的序列相似性为98%,二者具有很高的遗传相似性.研究表明,在限铁条件下单细胞株微囊藻生长受到抑制,在第 6 d藻体黄化死亡,但群体株在限铁条件下能维持一定的生长; 限铁条件下最大光能转化效率(F_v/F_m)群体株高于单细胞株,二者分别为0.182±0.014和0.160±0.017.群体株比单细胞株有更高的光合作用能力; 2株藻均可产生铁载体菌株,其铁载体类型为氧肟酸盐型.在限铁条件下,群体株比单细胞株产生更多的铁载体.通过测定藻体铁的含量,发现缺铁条件下藻体积累的铁含量不足富铁条件下的1/3,但不同铁浓度培养的2株藻之间铁含量差异不大.研究结果显示,群体株比单细胞株有更强的适应低铁环境的能力,其机制并非是由于二者对铁吸收和积累的差异导致,可能是由于单细胞株的其他生理代谢过程对细胞内低铁状态更为敏感.     

溶藻细菌对棕囊藻溶藻过程的电子显微镜研究

从珠海海域的赤潮海水中分离出2株溶藻细菌Y01和Y04,对球形棕囊藻有显著的溶藻效果.利用扫描电镜对溶藻细菌的作用过程进行观察研究.结果表明,藻菌共同培养初期,藻菌密度均有较大的增长,在24 h内出现溶藻现象,72 h后绝大部分的藻细胞被溶解.溶藻过程为:溶藻细菌在藻细胞表面吸附、细菌密度增加、细菌包围藻细胞、藻细胞表层开始破裂、藻细胞内容物溶出、藻细胞破碎、死亡.溶藻过程循环往复,直至藻液中藻细胞全部被溶解.     

杀藻细菌色素Deinoxanthin的理化性质及其制剂研发

塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)是一种有毒甲藻,常引发赤潮,对海洋环境及人类健康造成极大的威胁.前期研究发现,耐辐射球菌属的一株细菌Y35能够通过分泌杀藻化合物Deinoxanthin达到控制塔玛亚历山大藻生长的效果.为了加强Deinoxanthin的应用效果,对其在不同条件下的稳定性进行了研究.结果表明,杀藻化合物Deinoxanthin有较高的热稳定性,且在中性和碱性条件下稳定,在光照和紫外线辐射下易分解.而通过壳聚糖和海藻酸钠对Deinoxanthin进行包埋固定化,从而构建缓释微球提高了Deinoxanthin的稳定性.杀藻制剂能够高效地表现出杀藻效果,杀藻制剂的研发为杀藻细菌色素应用于藻华治理奠定了基础.     

不同光强对阿特拉津和百草枯藻类毒性的影响

分别在20和50μmol·m-2·s-1光照强度下,研究了两种除草剂阿特拉津和百草枯对3株蓝藻:铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa PCC7806、M.aeruginosa XW01、集胞藻Synechocystis PCC6803和两株绿藻:蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa、四尾柵藻Scenedesmus quadricauda的毒害效应.通过测定藻的生长,计算出了半效抑制浓度EC50值,结果表明:高光强下两种除草剂对5株藻的96 h-EC50值均明显低于低光强下的值,显示高光强有促进两种除草剂对藻类毒害的效应.高光强可促使阿特拉津显著提高藻细胞的丙二醛(MDA)含量,提示高光强促进阿特拉津产生更多的自由基破坏细胞膜脂.     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.     

温度, 光照和盐度对产麻痹性贝类毒素藻类生长及产毒的影响

为探究温度、光照和盐度对产麻痹性贝类毒素（PSP）藻类生长及产毒的影响,本文选取了4株产麻痹性贝毒的藻种（塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）香港株（ATHK）、微小亚历山大藻（A.minimum）台湾株（AMSY）、链状亚历山大藻（A.catenella）南海株（ACSY）和链状裸甲藻（Gymnodinium catenatum）防城巷株（GCFC））在不同光照（60、120和200 μmol/（m2·s））、温度（16、22和28℃）和盐度（25、30和35）条件下生长及产毒的变化。结果显示,22℃最适宜4株藻的生长。低温可促进PSP的产生,除GCFC外,其余3株藻的单位细胞产毒量均随温度的升高而降低。ATHK和AMSY的生长与光照正相关。AMSY和GCFC的单位藻细胞产毒量与光照强度正相关,光照为120 μmol/（m2·s）时ATHK和ACSY产毒量最高,弱光均不利于4种藻产毒。盐度30条件下ATHK,AMSY和GCFC长势较好,高盐度（盐度35）促进ACSY的生长。ATHK的单位细胞产毒量均随盐度的升高而增加,AMSY和ACSY在高盐和低盐条件下产毒量均较大,GCFC则在盐度为30条件下产毒量最高。     

超声波法对微囊藻的去除和抑制作用研究

超声波法可以通过破坏细胞壁达到直接除藻和抑制活体细胞生长的2种作用处理废水中微囊藻。以铜绿微囊藻的3种不同藻株为实验对象,对超声法直接去除微囊藻和超声法抑制微囊藻生长的影响因素分别进行单因素平行实验。采用叶绿素a含量作为活体藻细胞指标,分别对超声法除藻、抑藻的最佳条件进行了分析。结果显示,超声法对铜绿微囊藻不同藻株的去除效果基本一致,选用对数增长期的微囊藻在超声功率为1 200 W、超声时间为7 min时,叶绿素a去除率为82%,对微囊藻的直接去除效果最好。改变超声模式,采用多频次间歇超声模式(超声总能量相同):超声功率为1 200 W、隔1天超声2 min,共超声4次,培养14 d后与对照组相比,最终叶绿素a含量下降了95%,有更佳的微囊藻抑制效果。     

UV-C辐照对延滞期6种微藻生长抑制效果

藻类季节性暴发生长是许多地区水源管理中的难题,亟待研发安全高效的控藻方法。该文以我国水源6种典型藻株为研究对象,包括蓝藻铜绿微囊藻、浮游颤藻、水华鱼腥藻,绿藻普通小球藻、斜生栅藻,硅藻针杆藻,采用准平行光束仪进行50~100 m J/cm2UV-C辐照,研究对于延滞期、低初始生物量的藻类生长抑制效果,分析藻种敏感性差异。结果表明,50~100 m J/cm2UV-C剂量对于铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和针杆藻具有2~4 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量37%~60%,对于普通小球藻和斜生栅藻仅有1~2 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量16%~33%,对于浮游颤藻无抑制效果且会加速其生长。在生长能力和光合活性两方面,硅藻(针杆藻)和蓝藻(铜绿微囊藻和水华鱼腥藻)的敏感性均显著高于绿藻(斜生栅藻和普通小球藻)和蓝藻浮游颤藻藻株。     

应用qPCR方法检测中国近海塔玛亚历山大藻复合种的研究

亚历山大藻属的部分藻种(Alexandrium spp.)能够产生麻痹性贝毒毒素(PST),是重要的有害藻华(HAB)原因种.由于亚历山大藻属中的有毒和无毒藻种形态相似,且海水中亚历山大藻的细胞密度通常很低,因此,高灵敏度、高特异性的分子生物学方法在亚历山大藻检测方面具有重要的应用前景.塔玛亚历山大藻和链状亚历山大藻是中国近海主要的有毒亚历山大藻藻种,大多属于塔玛亚历山大藻复合种第四类核糖体型(GroupⅣ,以往称为“亚洲温带核糖体型”).因此,本研究尝试将实时荧光定量PCR(qPCR)方法用于我国近海塔玛亚历山大藻复合种(GroupⅣ)的快速检测,并对方法的特异性和灵敏度进行了检验.研究表明,所建立的qPCR方法能够特异性地检测我国近海不同海域分离的塔玛亚历山大藻复合种(GroupⅣ),方法具有良好的线性响应关系和较高的灵敏度,最低可检出5个藻细胞,具有良好的应用前景.然而,实验也发现,自我国近海分离的塔玛亚历山大藻复合种的不同藻株之间,以及处于不同生长阶段的藻细胞之间,qPCR检测结果存在显著差异,反映了目标藻核糖体RNA基因拷贝数的差异和变化对qPCR检测结果的影响.因此,建议在将qPCR方法用于不同海域亚历山大藻样品检测时,应采用该海域分离的藻株专门构建标准工作曲线,以减小定量分析误差.