巩东辉[1]2004年在《螺旋藻光合速率对主要环境因子响应规律的研究》文中提出本文从环境因子(温度，光强)对螺旋藻光合速率和呼吸速率的影响方面，对内蒙古毛乌素沙地碱湖钝顶螺旋藻(S_1)与国外引进的钝顶螺旋藻(S_2)和极大螺旋藻(S_3)进行了比较研究。结果表明：(1)S_1、S_2、S_3的光补偿点和光饱和点的变化范围分别为12～27μmol／m~2·s和144～360μmol／m~2·S，二者可随光照环境的变化而变化，其中S_1的光补偿点和光饱和点均高于S_2和S_3，且表现出强于其余两个藻种的抵御强光辐射的能力；(2)叁个藻种的最适温度分别为25℃，35℃，和30℃，具有时间效应；(3)呼吸速率随温度的升高而升高，最大值出现在40℃附近；温度低于25℃，S_1的光合速率最高，呼吸速率最低，表现出很强的低温适应性；(4)螺旋藻的光合特性可随光照环境的变化而变化，光强增强，可使螺旋藻的最适光照范围增大，抵御强辐射的能力增强；(5)螺旋藻受到温度胁迫时，其最适光照范围变窄，对光强的敏感性增加。四季温室不同天气(晴天、多云天气和阴天)螺旋藻光合速率日变化测定结果显示，在光照较强的天气(如晴天)，S_1、S_2和S_3的光合速率日变化曲线呈双峰曲线，且光照越强，峰值出现越早；在光强较弱的天气，光合速率随光强的升降而升降。
王晓艳[2]2015年在《不同温度和光照强度对裙带菜(Undaria pinnatifida)幼孢子体叶绿素荧光参数和抗氧化系统的影响》文中研究说明裙带菜因其重要的生态价值和经济价值,已成为重要的科研材料和养殖品种,然而,无论是自然分布还是人工养殖,温度和光照强度都是制约裙带菜生长和发育的重要环境因子。本文以裙带菜幼孢子体为材料,通过室内培养、连续观察、周期性取样检测等方法,研究了不同温度(14℃、20℃、24℃、28℃)和光照(90μmolm-2s-1、 180μmolm-2s-1、270μmolm-2s-1)条件对于藻体内叶绿体荧光参数和抗氧化系统的影响。主要结果如下：1、温度对裙带菜幼孢子体叶绿素荧光参数的影响不同温度处理后,裙带菜幼孢子体F0随温度增加先升高后降低,在24℃最高。Fv/Fm在温度为14℃、20℃、24℃处理时,维持在0.65-0.7之间,与前入关于海藻的研究一致；28℃处理随实验的进行逐渐下降,24h后与对照组间显着降低,表明藻体受到高温胁迫；Fv/F0与Fv/Fm变化趋势一致。不同温度处理NPQ的变化受光暗影响,在光照条件下(0-12h、24h、48h)随温度升高而升高；黑暗条件下(12h、36h、60h)随着温度的升高而显着降低;72h后28℃处理的藻体死亡,其余叁组均表现出随温度升高而降低的变化趋势。Qp随着处理温度的升高逐渐降低,28℃处理24h之后差异显着,ΦPSⅡ趋势与Qp一致。根据上述裙带菜幼孢子体的荧光参数变化,可以将高温下裙带菜幼孢子体的光合作用总结如下,随着实验处理温度由14。C到28。C逐渐升高的过程中,低于24℃时藻体逐渐适应环境,荧光耗散下降,原初反应降低不显着,非荧光淬灭在光周期上升、在暗周期下降,即藻体光合作用在高温和光照条件下下降。28。C处理后藻体原初反应显着下降,可能是PSⅡ反应中心被高温破坏,光合作用下降,暗周期无法恢复,72h后藻体死亡。2、温度对裙带菜幼孢子体抗氧化系统的影响不同温度处理后发现裙带菜的温度耐受性是有限的,藻体在应对温度变化的过程中产生一些对藻体有毒害作用的活性氧,引起一系列的生理生化反应,其中的抗氧化系统在裙带菜幼孢子体抵抗高温过程中起了重要作用。活性氧：O2-活性在前24h和72h后随温度升高而升高,28℃时活性被抑制；H202活性在24℃和28℃C都处于较低水平；膜损伤程度标志物MDA含量与活性氧含量变化对应。抗氧化酶：SOD活性变化趋势与温度呈显着正相关；CAT和POD活性在24℃显着升高,与SOD起到协同清除活性氧的作用。抗氧化物AsA和GSH主要在前48h起作用,随温度的上升而显着升高,且各温度下均出现随时间先升高后降低的趋势,在9h出现峰值。抗氧化物AsA的含量与总抗氧化力变化趋势一致。在藻体抗高温应激的过程中,抗氧化酶和抗氧化剂对裙带菜幼孢子体耐受高温环境的不同时期起到了重要作用。总体而言,高温环境会使裙带菜幼孢子体光合作用下降,超出一定范围会影响到成体的生长存活状态,并进一步限制整个裙带菜群体在自然界的分布。3、光照对裙带菜幼孢子体叶绿素荧光参数的影响实验中,裙带菜幼孢子体的叶绿素荧光参数Fv/Fm与光照强度成负相关；光照增强,180μmolm-2s-1、270μmolm-2s-1同一光照下不同时间Fv/Fm呈现出随光暗周期的节律变化,在光照条件显着下降,黑暗条件(12-24h,36-48h)Fv/Fm上升；Fv/F0表示PS Ⅱ的潜在活性,与Fv/Fm有一致的趋势,裙带菜幼孢子体接收的光照越强,Fv/Fo值越低,可能是光照强度升高引起藻体“动态光抑制”。270μμmolm-2s-1处理组光合作用在光周期均显着下降,而在黑暗条件下有所恢复；与此相反的是,Qp值270μmolm-2s-]处理组略高于对照组,且在36h后有显着上升,ΦPSⅡ与Qp值的变化规律相似,可能是光照强度未达到胁迫水平,在一定范围内光照增强促进了光合电子传递速率。裙带菜幼孢子体NPQ受光照强度影响差异不显着,但随光周期呈现节律性变化,在光周期(0-12、24-36、48-60h)上升,暗周期(12-24h、36-48h、60-72h)下降。本实验在强光下裙带菜幼孢子体光合作用速率略有下降,但通过提高光周期的热耗散释能水平,有效避免了PSⅡ不可逆损伤,藻体光合速率经过暗周期恢复,甚至超过原来的水平。4、光照对裙带菜幼孢子体抗氧化系统的影响裙带菜在提高的光照环境下,抗氧化系统的应激反应与温度处理组不同。不同光照环境下活性氧H202含量在180μmolm-2s-1、270μmolm-2s-1处理组均高于90μmolm-2s-1处理,差异显着;在高光条件下,H202含量在光周期(0-12h、30-36h、 60h、72h)较高,暗周期有所下降。O王在不同光照处理之间趋势一致,在光周期下降,暗周期保持平稳。MDA含量变化趋势为270μmolm-2s-1处理组在前24h升高,后降低与对照水平相当,且在实验过程中光周期和暗周期中均呈现先上升后下降周期性变化。SOD是分解O2-的专一酶,其活性在各光照处理间无显着变化,含量与O2一变化相反。POD在整个实验周期活性均较低并保持相对稳定,仅在光照强度为270μmolm-2s-1处理30h时其活性显着升高。CAT活性随光照增强而降低,也有光暗周期的先升高后降低现象。光照强度增强抗氧化物AsA含量上升,差异不显着;GSH含量随光强增强而上升,且在部分光周期显着；同一光照强度,光照和黑暗条件GSH含量均在前24h表现为先升高后降低。T-AOC在光周期(0-9h、24-30h)随光照强度增强而增强,在24-30h差异显着(P<0.05),在暗周期(12-15h、36-48h)随光照强度增强而下降。尽管强光也能产生高温,但本研究发现高光作用下藻体产生了较多的H202,主要的清除剂是抗氧化酶POD和抗氧化物GSH。此外,还表现出来明显的光照和黑暗条件的周期节律,藻体在光周期的高光条件下可能遭受一定的胁迫,但在暗周期可能恢复。
曹科伟[3]2015年在《一株北极小球藻的温度适应性及其优化培养的研究》文中研究表明随着陆地生物资源的日益枯竭,海洋生物资源的开发及利用已被世界各国上升为国家发展战略的高度,其中,极地生物资源的开发与利用也成为热点之一。作为极地地区生态系统最主要的初级生产力,极地微藻引起了研究者越来越多的关注。极地微藻的研究,当前主要集中于其分类、生活史、繁殖方式、生态和地理分布等方面;对极地微藻温度适应性的研究则多集中在嗜寒微藻在低温下的代谢机制,而关于适冷极地微藻的广温特性及其应对高温刺激的响应机制罕见报道。同时,针对极地微藻生物资源的开发和应用的研究工作则刚刚开始,尚有广阔的开发和研究空间。我们的前期工作发现,所分离到的一株北极小球藻Chlorella sp.,既能在低温下存活生长,同时又表现出良好的的高温适应性。本研究以该藻株为材料,以北温带地区一株普通的蛋白核小球藻做对照,对其生长速率、光合响应、生化成分以及脂肪酸组成、抗氧化酶系统的活性、细胞形态及超微结构等方面进行了温度适应性研究,探讨了极地微藻应对温度胁迫的生理生化代谢规律及特殊适应逆境机制;并从培养基、培养条件、培养模式、培养工艺等方面对北极小球藻的培养参数进行了优化,为其规模化生产提供基础资料。主要研究结果如下:(1)与温带小球藻相比,分离纯化得到的北极小球藻在3～27℃的温度区间内保持更高的比生长速率,且在15℃下获得其最大比生长速率(0.32d-1);同时,相对于高温刺激,北极小球藻对低温胁迫的响应要更加敏感,体现出该微藻具有广温及适温特性。研究发现,当发生低温导致光抑制时,北极小球藻通过减小捕光色素复合体(LHC)的大小来减缓这种抑制;在相对高温条件下,胞外可溶性糖分泌增多,经验证,北极小球藻的这一特性并不具有种属特异性,具有较强温度适应能力的北极衣藻胞外可溶性糖的分泌同样随着温度的升高明显增加,高温下可达1.2 μg/105cells,因此,这极有可能是极地微藻耐高温生长的一种保护机制,即通过胞外可溶性糖的分泌来缓解胞内渐增的渗透压力;蛋白质和脂肪在低温下积累较多,随着温度的升高,其同化代谢转换为可溶性糖的合成,反映了北极小球藻对碳同化吸收和能量分配之间具有灵活的调节能力。而更多含量的饱和脂肪酸可能作为一种能量源泉有利于提高北极小球藻的适冷能力。(2)在3～27℃的生长温度下,北极小球藻的蛋白质含量在38.60～51.64%;饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸占脂肪酸总量的79.83～85.44%,亚麻酸C18:3含量仅占总脂含量的3.37～7.44%;培养过程中,该北极小球藻可溶性糖的分泌使得藻细胞极易发生聚沉,因而,整体生物量更容易被直接利用或采收。这些特性使其具备了在低温地区规模化培养的潜力和较大的应用价值。(3)在低温或高温胁迫下,北极小球藻的MDA含量升高,膜脂过氧化程度加重,超氧化物岐化酶(SOD)在15℃下,获得最大活性90 产U·mgprot-1,过氧化氢酶(CAT)则在3℃下,达到最高活性3.6 U·mgprot-1。与温带小球藻相比,几种抗氧化酶的活性在数值上占有的绝对优势,以及相互间的协同作用有利于减轻北极小球藻脂质过氧化产生的不良后果,利于机体的代谢活动达到一个新的平衡,提高其温度适应能力。(4)对北极小球藻的扫描和透射电子显微形态观察可知,北极小球藻细胞内各器官在15℃左右的生长温度下形态最好。低温时,细胞个体体积增大,伴有胞内少量淀粉颗粒的消耗。高温时,胞外多糖分泌物明显增多。在低温及高温的胁迫下,其叶绿体均发生一定程度的扭曲、膨大、模糊,但依旧能保持其光合能力,维持北极小球藻的生长、繁殖,表现出较强的光适应能力。总体而言,北极小球藻在较广的温度区间内(3～27℃),其胞内重要器官在结构上并没有发生明显的改变,能够发挥正常作用,这也是北极小球藻具有较强温度适应能力的有力说明。(5)利用Plackett-Burman试验设计筛选出利于北极小球藻生物量积累的BB培养基组分中的叁个显着性因子,A(KH2PO4-3K2HPO4)、B(C6H12O6)、C(EDTA-Fe)。采用单因素实验对显着性最强的磷、碳元素的形态及浓度进行了进一步优化,得到最佳碳源为有机碳葡萄糖、其最适宜浓度为40.0 mmol/L,最佳磷源为无机磷KH2PO4-3K2HPO4,其最适宜浓度1.02mmol/L;运用响应面分析法对显着性因子间的相互影响进行了研究,进一步优化并获得其最佳水平:KH2PO4-3K2HPO4 0.75 mmol/L,C6H12O6 38.00 mmol/L,EDTA-Fe 14.91 μmol/L。采用优化条件下的混合营养培养,获得了北极小球藻的比生长速率0.87 d-1,较未优化前光能自养下北极小球藻的比生长速率0.25d-1提高了 247.43%。此时,其生物量产率达到93.31 mg·L-1·d-1。(6)通过一系列单因素试验,对影响北极小球藻生长的光照、pH、昼夜温度等环境因子进行了优化探讨。当光照强度为45 μmol·mn-2·s-1时,其比生长速率达到最大值0.82 d-1;日平均光照由12小时延长到20小时,并未引起藻细胞比生长速率的显着性变化;pH在4～5的范围内,利于北极小球藻获得最大比生长速率;0.2 ‰的盐度使北极小球藻的比生长速率提高了 12.33%;提高昼夜温度均能藻细胞的夜间生长速率,且藻细胞的生物量产率随昼夜温度的升高呈递增趋势。因此,45 μmol·m-2·s-1的光照强度,12:12的光暗循环方式,pH=4～5,0～10 ‰的低盐度,昼夜温度均保持在15～21℃是培养北极小球藻的最佳环境条件。采用上述条件,一次性培养北极小球藻,获得其比生长速率为0.94d-1,其生物量产率达到160.21 mg·L-1·d-1。(7)对批次培养、流加培养和半连续培养等培养模式对北极小球藻生长的影响进行了优化。恒速流加和变速流加获得的北极小球藻的生物量产率分别是批次培养条件下的1.61倍和1.78倍。变速流加模式中,流加量控制在总培养液的30～35%模式下的增殖效果最明显,获得生物量产率为262.50～290.58 mg·L-1·d-1;半连续培养模式下,更新率为1/4时获北极小球藻的生物量产率最高值302.65 mg·L-1·d-1,是批次培养条件下其生物量产率的1.85倍。故变速流加和半连续流加更适合该北极小球藻的生长。(8)通过一系列的单因素试验和正交试验,确定在平板式光生物反应器中,光径,光照强度以及通气速率分别为30 mm,90 μmpl·m-2·s-1和1.0 wm时是北极小球藻的最佳培养条件。采用上述条件对北极小球藻进行流加量为35%的变速流加培养,北极小球藻的比生长速率达到1.25 d-1,此时获得北极小球藻的生物量产率为610 mg·L-1·d-1,是目前为止文献报道的极地微藻的最高生物量产率。
李建茹[4]2014年在《内蒙古乌梁素海浮游植物群落特征及生态模拟研究》文中指出浮游植物是湖泊水环境中最主要的初级生产力,也是水域中生物的重要饵料,处于食物链的基础环节,在生态系统的物质循环和能量流动起着重要的作用。浮游植物具有个体小、繁殖快、种类多、数量大、分布广及对环境变化极为敏感的特点。浮游植物群落结构及数量的变化,会引起生态系统的营养物质循环及稳定性发生改变,甚至引起“水华”的暴发,导致水域生态系统崩溃。本论文在对湖区浮游植物群落调查的基础上,利用多元统计方法、冗余分析RDA模型、自组织特征映射神经网络SOM模型以及AQUATOX生态模型研究了乌梁素海浮游植物物种、丰度及生物量、多样性指数、功能群组的季节变化特征及空间差异、浮游植物群落的划分以及优势种的分布、环境因子对主要浮游植物物种、功能群组的影响以及模拟水中主要污染物、大型水生植物、浮游植物及浮游动物等的演替规律,并模拟湖区氮、磷营养物质及浮游植物对消减入湖氮磷负荷的响应关系,主要研究内容包括：(1)共鉴定浮游植物7门110属281种,绿藻种属最多,为47属126种,其次是硅藻和蓝藻,分别为25属64种和22属46种,其它裸藻、金藻、隐藻及甲藻种属相对较少,分别为9属30种、4属8种、2属4种、1属3种。夏季浮游植物种类明显高于其它季节。各季节出现的种类主要以绿藻、硅藻以及蓝藻组成,且呈现绿藻>硅藻>蓝藻。2012年春季浮游植物丰度和生物量明显偏高,而2011年及2013年表现为夏季高于其它季节。蓝藻、绿藻以及硅藻是乌梁素海浮游植物群落的主要组成类群。(2)多维尺度分析将整个乌梁素海湖湖区的浮游植物群落结构分为西部进水流水型群落、南部深度净化型群落、北部沿岸静水型群落及中部滞留型群落。这四大群落受水体流速,水生植物分布等的差异,其群落特征明显,基本反映了乌梁素海湿地水体的生态特征。(3)浮游植物丰度值与水温呈显着相关,其直线拟合为y=0.764x+14.24。浮游植物丰度和生物量与总氮均显着相关,其直线拟合为y=5.06x+14.96。总磷浓度在0.2mg/L范围内,浮游植物丰度与生物量与总磷浓度呈显着相关,其直线拟合分别为y=136.64x+16.92, y:128.15x+13.62.(4)乌梁素海共有常见功能群23个,分别为A、C、D、P、F、G、X2、M、Y、X1、 S1、T、TC、H1、SN、W1、W2.N、S2、X3、J、LO、MP,优势功群组为C、MP、Xl、 X2、W1、TC、Y、D、J、S1、LO、F、SN、N、H1、P、C+MP在全年占优势；L0和J在春、夏季占优势;TC在夏季占优势；X2在秋季及冬季占优势。湖区功能群的丰富程度呈现湖区中部>湖区南部>湖区入口。湖区水深、温度、pH、叶绿素是浮游植物功能群季节演替的主要驱动因子。(5)SOM神经网络将浮游植物群落划分为8个类型,包括Ⅰ-类群,为蓝纤维藻(Dactylococcopsis)+平裂藻(Merismopedia)+色球藻(Chroococcus)+隐藻(Cryptomonas):Ⅱ-类群,为平裂藻(Merismopedia)+针杆藻(Synedra)+栅藻(Scenedesmus)+卵囊藻(Oocystis)+空心藻(Coelastrum):Ⅲ-类群,为小环藻(Cyclotella)+舟形藻(Navicula)；Ⅵ-类群,为衣藻(Chlamydomonas)+小环藻(Cyclotella)+针杆藻(Synedra)+绿球藻(Chlorococcum)+栅藻(Scenedesmus);Ⅴ-类群,为席藻(Phormidium)+桥弯藻(Cymbella)+蓝纤维藻(Dactylococcopsis);Ⅵ-类群,为小环藻(Cyclotella)+针杆藻(Synedra)+绿球藻(Chlorococcum)+栅藻(Scenedesmus);Ⅶ-类群,为小环藻(Cyclotella)+绿球藻(Chlorococcum)+隐藻(Cryptomonas);Ⅷ-类群,为栅藻(Scenedesmus)+蓝纤维藻(Dactylococcopsis)+绿球藻(Chlorococcum)+空心藻(Coelastrum).(6)生态模型模拟显示湖区总氮、总磷、氨氮及硝酸氮浓度在冬季、春季的浓度偏高；绿藻生物量在春季较高,秋季较低,冬季略有增高,蓝藻生物量在春夏季较高,硅藻的生物量在全年中波动比较大。消减入湖氮、磷负荷量对减少湖区氮浓度方面有显着作用,同时消减入湖磷负荷能降低湖区绿藻、蓝藻的生物量,但对硅藻生物量的影响不大。
张奕婷[5]2008年在《微重力环境对螺旋藻生长影响的研究》文中进行了进一步梳理螺旋藻作为一种营养成分十分丰富的微生物,目前已应用于食品、化妆品、医药、饲料等领域。而且作为空间受控生态生命保障系统的生产者生物,其应用前景仍十分广阔。本文针对螺旋藻的培养特点,结合本课题组前期研究,对自制模拟微重力效应反应器中钝顶螺旋藻的光合自养培养和混合营养培养进行初步研究,并从生长状况和主要成分含量的变化等方面,探讨了微重力环境对螺旋藻生长的影响。本实验以常重力条件下叁种反应器:摇床分批培养、搅拌式发酵罐和气升式反应器中,螺旋藻光合自养和混合营养培养条件的优化及主要成份含量的测定为依据和参照;对自制模拟微重力效应反应器中螺旋藻的光合自养和混合营养培养条件进行优化,并对主要成份的含量进行测定和分析,初步研究了造成主要成份含量差异的原因。最终获得模拟微重力效应反应器中螺旋藻的最优培养条件及主要成份的含量:反应器转速11rad/min,光照强度3.5klx,培养时间10d,葡萄糖浓度2.0g/L,Na_2S_2O_3浓度1.0g/L;获得光合自养培养最大藻体细胞干重为0.98g/L,其中多糖含量为33.78%,藻胆蛋白36.50%,叶绿素45.79mg/g;混合营养培养最大藻体细胞干重为1.35g/L,其中多糖含量为24.55%,藻胆蛋白72.72%,叶绿素33.80mg/g。经过比较分析发现,微重力环境会对螺旋藻主要成份含量造成明显影响,其中藻胆蛋白含量变化最大,是同期摇床混合营养培养的1.811倍。
刘玉梅[6]2006年在《亚适温较弱光照条件下调控黄瓜光合作用的原理与技术研究》文中研究说明以‘津优一号’(日光温室专用品种)和‘津研四号’(露地品种)黄瓜为试材,建立了黄瓜单叶净光合速率(Pn)对CO2浓度、温度和光照强度响应的数学模型,并在此基础上利用人工气候室模拟冬春季节日光温室亚适温较弱光照环境,研究了亚适温较弱光照对黄瓜光合作用的影响及其生理生化机制,探讨了亚适温较弱光照条件下提高黄瓜光合效率和光能利用率的调控技术;还研究了氮肥施用量对嫁接和自根黄瓜果实品质的调控。主要结果如下:1冬季和早春北方日光温室栽培的黄瓜植株,尤其是冠层中下层叶片常处于亚适温(18℃左右)较弱光照(200～400μmol·m-2·s-1)条件下。2通过测定30～12℃温度条件下的光响应曲线和CO2响应曲线,建立了黄瓜单叶净光合速率(Pn)对叁因子响应的数学模型:设CO2浓度,温度和光照强度的值分别为x1,x2,x3,Pn值为y,则津优一号y=exp(-242.1217/x1)*(61.0202-0.1100(x2-30.9260)^2*exp(-272.8874/x3)+0.9355;津研四号y=exp(-179.8803/x1)*(50.0771-0.0609(x2-34.3455)^2*exp(-267.9653/x3)+0.7377。由模型可知,在试验涉及的范围内,Pn对温度的响应为二次曲线,对CO2浓度和光照强度的响应为指数函数。3经亚适温较弱光照条件处理后,两品种结果期叶片的CE、LCP、CCP、Rd均显着降低,AQY则先降低后随处理时间的延长又逐渐回升;与津研四号相比,津优一号具有相对较低的LCP和Rd,较高的AQY和CE,对亚适温较弱光照表现出较强的适应性。亚适温较弱光照处理使黄瓜叶面积、茎粗显着减小,而节间长增大,叶绿素含量先降低后升高,Chla/b减小,Car含量降低,且生长量的恢复滞后于光合功能的恢复。4亚适温较弱光照条件下黄瓜叶片的Fv/Fm变化不显着,PSⅡ活性和Fv′/Fm′均显着低于对照;恢复后,各参数均恢复至CK水平。说明亚适温较弱光照条件并未造成叶绿体结构和功能的伤害,它主要通过暗反应影响光合速率。5亚适温较弱光照导致黄瓜Pn显着下降的原因主要是非气孔因素,包括光照较弱引起的能量不足,RuBP最大再生速率、RuBPCase活性和FDPase活性显着下降,即主要通过影响黄瓜的光合碳同化活性以及光合产物的反馈作用来影响光合作用,而光呼吸对Pn的影响很小。6较弱光照在PSⅡ活性降低、叶绿体分解、叶面积减少上削弱了亚适温的作用,降低了
何鹏[7]2016年在《红外辐射对极大螺旋藻生长影响的实验研究》文中提出近20年来伴随着对螺旋藻研究的不断加深,人们开始慢慢揭开了螺旋藻神秘的面纱,以螺旋藻为原料的大众绿色保健营养品接连不断的涌入人们的日常生活中,由于螺旋藻富含大量优质的高蛋白,已引起食品和保健品行业的的广泛关注,由此揭开了大规模商业化生产螺旋藻的序幕,但由于螺旋藻产率低导致大规模商业化生产螺旋藻的成本过高,严重制约了螺旋藻行业的发展。大规模商业化生产螺旋藻的关键是提高螺旋藻的产率,而螺旋藻的生长速率又直接影响着产率,换言之如何改善螺旋藻的生长速率成为大规模商业化生产螺旋藻的关键点。传统方式是从改善藻液内部光照条件的角度出发,加强螺旋藻的生长速率,比如：使用光生物反应器,但无论使用何种光生物反应器都有它们相应的缺陷。本文立足于改善螺旋藻自身生长速率,从而实现增产的目的。本文研究红外对极大螺旋藻生长状况(生长速率以及最终产率)的影响以及特定远红外(2～25 μ m)辐射处理时间对极大螺旋藻生长状况的影响。实验发现远红外(2～25 μ m)和940nm的红外对极大螺旋藻的生长状况有着极大地促进作用,尤以远红外(2～25 μ m)效果最佳,同时发现红外辐射处理时间也对极大螺旋藻的生长状况有着一定的影响,通过实验证明：经特定远红外(2～25μm)辐射处理8小时对促进极大螺旋藻的生长作用最为明显,也就是说采用特定红外(2～25 μ m)辐射处理极大螺旋藻能够提高螺旋藻的最终产率。利用特定红外(2～25 μ m)辐射处理螺旋藻不仅环保、易操作、成本低而且适用于大规模商业化生产极大螺旋藻。
魏萱[8]2014年在《微藻在不同波长光谱下生长规律及水热液化制备生物质油的优化工艺研究》文中指出随着人类社会的发展,能源过度消耗,原油价格不断上涨,传统化石能源日益枯竭以及能源消耗过程中造成的环境污染,使得能源危机和环境污染问题日益严重,促使世界各国政府都在寻找可代替传统化石能源的新型可再生、清洁能源。微藻凭借其光合作用效率高、生长速率快、环境适应能力强、生物产量高以及脂肪产率大等优点,作为可再生清洁生物质能源的开发和应用已受到广泛关注,被认为是解决未来能源危机最具潜力的生物能源,具有环境友好性和可持续发展性。目前,实现微藻生物质能源产业化需要亟待解决的关键问题是如何降低生产成本、提高微藻产量和微藻油转化的生产效率,进而促进微藻生物质能源产业的可持续健康发展。本文选用小球藻、球等鞭金藻和螺旋藻3种典型微藻为研究对象,利用LED光源可以提供不同波长光谱的特点,讨论了不同波长光谱组合光源(100%红光、90%红光+10%蓝光、70%红光+30%蓝光以及50%红光+50%蓝光)培养条件对3种微藻生长和脂肪含量积累的影响。利用可见/近红外光谱和高光谱成像技术对微藻生长过程中的生物量、脂肪、蛋白质和叶绿素含量等生长生命信息进行信息采集和分析,对微藻生长过程进行监测,分析3种微藻体内脂肪动态变化规律,为微藻生长过程中合理添加人工培养光源提供理论支持。最后,采用蛋白质含量高、脂肪含量低、生产速度快的螺旋藻藻粉为原料,通过二次回归通用旋转组合设计对影响微藻热液化生产生物质油的料液比、反应温度和保持时间等3个主要影响因素进行试验设计,利用响应曲面法对螺旋藻藻粉进行热液化转化生物油进行了工艺优化研究。论文取得的主要结果如下：(1)微藻不同波长光谱光源培养过程中,波峰位于660nm处的红光和波峰位于450nm处的蓝光的不同波长光谱组合光源可以促进本研究中3种典型微藻的生长。不同微藻生长受不同波长光谱影响不完全相同。生物量增长方面,小球藻和螺旋藻在70%红光+30%蓝光波长光谱组合光源培养条件下生物量积累较多,收获期小球藻和螺旋藻生物量干重分别为0.400±0.0048和0.455±0.0126g/L、球等鞭金藻在90%红光+10%蓝光波长光谱组合光源培养条件下生物量积累较多,生物量干重为0.779±0.0066g/L、3种微藻均在50%红光+50%蓝光波长光谱组合光源培养条件下生物量积累最少；脂肪积累方面,100%红光波长光谱光源培养条件下3种微藻的脂肪积累量均最多,小球藻、球等鞭金藻和螺旋藻的收获期脂肪含量分别为33.5±0.49、32.3±1.02和8.45±0.225%,每种微藻随着450nm的蓝光波长光谱比例增加藻体内脂肪的积累量逐渐减少,且在50%红光+50%蓝光波长光谱组合光源培养条件下的试验条件下脂肪积累量均为最少；色素含量方面,3种微藻受不同波长光谱光源的影响各不相同,最终收获期各波长光谱下叶绿素a含量大小规律均不相同,小球藻和螺旋藻中70%红光+30%蓝光波长光谱组合光源条件下,叶绿素a含量最多,球等鞭金藻对照组中含量最多。研究结果表明单一红光波长光谱光源对于本研究中的3种微藻的生长和脂肪积累均有促进作用,在促进生长方面,蓝光波长光谱光源在不同波长光谱组合光源中增加的比例跟微藻种类相关,蓝光波长光谱光源增加到50%的比例且红光波长光谱光源减少到50%的比例时会抑制微藻的生长和脂肪积累；(2)采集了3种微藻生长适应期、生长指数期和生长平稳期3个生长过程中的可见/近红外光谱,分析了吸光度与干物质含量相关的波长,建立了3种微藻对于叶绿素a、脂肪和蛋白质指标的多元线性回归快速预测模型,相关性较好。研究结果表明,在730nm处藻液的光谱吸光度与干物质重的相关性较好,对于小球藻、球等鞭金藻和螺旋藻的决定系数R2分别为0.984、0.972和0.980；通过建立微藻脂肪含量的多元线性回归预测模型,实现了微藻不同生长期脂肪含量的动态变化分析。研究表明,3种微藻藻体中脂肪含量都在一定时间内保持相对稳定,在接近生长平稳期时,脂肪含量开始增加。对于小球藻和球等鞭金藻,从生长指数期开始到生长平稳期,脂肪变化量在10%-15%之间,而螺旋藻中脂肪含量较低,生长初期和末期藻体中脂肪含量差异不大,含量变化量仅有1%左右；(3)采用高光谱成像分技术分析了生长平稳期收获时3种微藻的高光谱图像,研究结果表明该技术对小球藻和螺旋藻藻液中微藻生物量和脂肪分布有较好的可视化分析结果,对于藻体脂肪含量分布特点的可视化分析结果表明收获期藻体细胞中脂肪含量分布并不均匀；利用高光谱图像技术对球等鞭金藻的可视化分析结果较差,信息获取与分析需进一步优化；(4)采用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer, FT-IR)和气相色谱质谱联用仪(Gas chromatograph-mass spectrometer, GC-MS)2种方法对收获藻粉的脂肪含量及组分进行分析。FT-IR分析表明不同波长光谱光源培养条件下同一种微藻中的有机物成分差异不大。GC-MS分析表明不同波长光谱组合光源对不同微藻体内脂肪的组分及不同组分含量的影响各不相同：对于小球藻,各组中不饱和脂肪酸(Unsaturated fatty acid, UFA)含量大于饱和脂肪酸(Saturated fatty acid, SFA)含量,除50%红光+50%蓝光波长光谱组合光源培养条件其余各组相互之间对应UFA和SFA含量差异并不大,100%红光波长光谱培养条件下UFA相对较多占总脂肪酸含量的68.2%左右,除了70%红光+30%蓝光和50%红光+50%蓝光波长光谱组合光源培养条件下没有检测出C20:5(EPA)外其余各组都有EPA检出；对于球等鞭金藻,除了50%红光+50%蓝光波长光谱组合光源培养条件下没有EPA检出外,其余各组均含有少量C22：6(Docosahexaenoic acid, DHA)和EPA检出,100%红光和90%红光+10%蓝光波长光谱组合光源中DHA含量相对较高,比其余各组多0.5%～1%左右,各组中油酸(C18：1)的含量较多；对于螺旋藻,脂肪酸的种类较其余两种微藻少,各组中SFA和UFA含量比例相当,其中SFA主要为棕榈酸(C16：0),UFA主要为亚麻酸(C18：3),100%红光波长光谱光源培养条件下UFA含量相对较多,在总脂肪酸中所占比例相较其余各组要多3%～8%左右；(5)研究了在单因素试验基础上,通过叁因素五水平旋转通用回归设计试验,对影响微藻热液化生产生物质油的3个主要因素——料液比、反应温度和保持时间进行试验分析,并以生物油产量为响应值,利用响应曲面分析得到了优化后的最优工艺参数：最佳的试验条件是料液比为10.5/100(藻粉,mg/去离子水,mL),反应温度为357℃,保持时间为37min,在此反应条件下,最大的生物质油产量是44.6%。利用新鲜培养的螺旋藻在该条件下进行转化,产率为42.3%,产量较高,高位热值(High heat value, HHV)较微藻原料得到了显着提升,从原料的18MJ·Kg-1提升到30MJ·Kg-1左右,但得到的生物油含氧量较高,粘度较大,通过GC-MS进行成分分析油品质量还有待进一步提高。
李春雷[9]2009年在《海洋微藻对CO_2加富响应的实验生态学研究》文中指出大气CO_2的浓度以前所未有的速度稳步增加是全球性的重大环境问题之一。CO_2等温室气体的增加导致全球气温的上升即“温室效应”的加剧,随之而来的是海平面的上升、生物多样性的丧失和沙漠化的加剧等等,这已影响到整个地面生态系统的变化。全球CO_2浓度升高对生态系统中的绿色植物将产生直接的影响,进而使生物从生态系统、群落、种群、个体、细胞以及分子各个层次水平上发生变化。在整个海洋食物网中,海洋微藻是CO_2加富最直接的响应者,它不仅驱动着整个海洋生态系统的能流和物流,直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物,而且对调节全球变化起着重要的作用。本文采用实验生态学的方法从种间、种群、生理生化和分子水平研究了6种海洋微藻:小球藻(Chlorella.sp)、亚心形扁藻(Platymanas subcordiformis)、金藻8701(Isochrysisgalbana Parke 8701)、中肋骨条藻( Skeletonema costatum )、盐藻(Dunaliella salina)和赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)对大气CO_2浓度升高的响应。研究结果如下:1.海洋微藻种群增长对CO_2加富的响应6种海洋微藻的种群增长对CO_2加富都作出了一定的响应,即CO_2加富(5000μl/L)能够显着促进6种海洋微藻:小球藻、盐藻、金藻8701、中肋骨条藻、亚心形扁藻和赤潮异弯藻的种群增长。使其种群增长进入静止期的时间缩短,种群达到的最大细胞密度显着提高(p < 0.05)。6种海洋微藻的种群增长对CO_2加富(5000μl/L)响应的敏感性存在一定的差异,按敏感性由低到高的顺序依次为:小球藻<盐藻<金藻8701<中肋骨条藻<亚心形扁藻<赤潮异弯藻,赤潮异弯藻对CO_2加富最敏感,而小球藻对CO_2加富最不感。2.双藻共培养条件下海洋微藻种群竞争对CO_2加富的响应以赤潮异弯藻和中肋骨条藻为目标微藻,在共培养条件下研究了二者的竞争作用及其对CO_2加富的响应变化。结果发现:起始接种密度对赤潮异弯藻和中肋骨条藻的种群增长有明显的影响。即随着接种密度的提高,2种赤潮微藻种群增长进入指数生长期的时间都相应地提前,进入静止期的时间同样都相应地提前,而种群增长所达到的最大细胞密度均相应地降低。共培养条件下,中肋骨条藻在与赤潮异弯藻的竞争中始终占优势,且随着中肋骨条藻相对起始接种密度的提高,其种群竞争生长的优势越加明显,对赤潮异弯藻种群生长的抑制作用愈加显着。CO_2加富处理可改变赤潮异弯藻和中肋骨条藻种群竞争的关系,使赤潮异弯藻种群竞争能力降低,中肋骨条藻种群竞争能力大大提高。3.多藻共培养条件下海洋微藻种群竞争对CO_2加富的响应选用3种海洋微藻--亚心形扁藻、中肋骨条藻和金藻8701为实验藻种,研究了多藻共培养条件下微藻竞争性平衡以及对CO_2加富的响应变化。结果表明:在正常条件(通空气)下,金藻8701的种群增长动态表现为弱竞争型,中肋骨条藻的种群增长动态为强竞争型,亚心形扁藻种群增长动态为增长型。因此,在多藻共培养体系中,种群竞争向有利于中肋骨条藻种群增长的方向发展,使中肋骨条藻最终成为优势种,而亚心形扁藻则成为亚优势种,金藻8701成为劣势种。CO_2加富(通含5000μl/L CO_2的空气)处理改变了3种海洋微藻的种群增长动态,同时引起了种群竞争平衡的变化。CO_2加富条件下,中肋骨条藻的种群增长动态表现为为增长型,而亚心形扁藻种群增长动态表现为强竞争型,而金藻8701种群增长动态仍然表现为弱竞争型。因此,在多藻共培养体系中,种群竞争向有利于亚心形扁藻种群增长的方向发展,使亚心形扁藻由正常条件下的亚优势变化为CO_2加富条件下的优势种,而中肋骨条藻则由正常条件下的优势种变化为CO_2加富条件下的亚优势种。4.海洋微藻大分子物质合成动态对CO_2加富的响应选用3种海洋微藻--中肋骨条藻、赤潮异弯藻和小球藻探讨CO_2浓度升高对海洋微藻大分子物质合成动态的影响。结果表明:3种海洋微藻DNA合成动态对CO_2加富显示出类似的响应,表现在DNA合成速度加快,DNA合成量增加。3种海洋微藻相比,赤潮异弯藻的DNA的合成对CO_2加富最敏感,其次是中肋骨条藻,而小球藻的DNA的合成对CO_2加富最不敏感。3种海洋微藻RNA合成动态对CO_2加富同样显示出类似的响应,表现在RNA合成速度加快,RNA合成量增加。3种海洋微藻相比,中肋骨条藻的RNA的合成对CO_2加富最敏感,其次是赤潮异弯藻,而小球藻RNA的合成对CO_2加富最不敏感。3种海洋微藻蛋白质合成动态对CO_2加富显示出不同的响应,赤潮异弯藻蛋白质合成对CO_2加富最敏感,表现在蛋白质合成速度加快,蛋白质合成量显着增加。中肋骨条藻蛋白质的合成对CO_2加富相对不敏感,而小球藻蛋白质的合成对CO_2加富没有显示出响应性变化。5.海洋微藻对CO_2加富的生理生化响应选用中肋骨条藻、赤潮异弯藻和小球藻为实验藻种,从生理生化层次继续研究其对CO_2加富的响应变化,结果发现:3种海洋微藻的光合速率、光合固碳速率和碳酸酐酶活对CO_2加富都作出了明显的响应变化,与对照组相比差异显着(p< 0.05)。说明CO_2加富处理刺激了3种海洋微藻的碳酸酐酶活性,从而提高了它们的光合速率和光合固碳速率,这将对其生长产生间接的促进作用。叁种海洋微藻相比,赤潮异弯藻的响应最明显,其次是中肋骨条藻,小球藻的响应相对最不明显。3种海洋微藻的硝酸还原酶活性和对N、P的吸收速率对CO_2加富都作出了明显的响应变化,与对照组相比差异极显着(p<0.01)。指示CO_2加富处理刺激了3种海洋微藻的硝酸还原酶活性,从而提高了它们对N、P的吸收速率,这将对其生长产生间接的促进作用。叁种海洋微藻对P吸收速率的响应敏感性顺序是赤潮异弯藻>中肋骨条藻>小球藻,对N吸收速率的敏感性顺序是中肋骨条藻>赤潮异弯藻>小球藻,而硝酸还原酶活性对CO_2加富响应敏感性顺序是赤潮异弯藻>小球藻>中肋骨条藻。3种海洋微藻叶绿素a含量对CO_2加富处理都没有作出明显的响应(p> 0.05)。在CO_2加富条件下,其叶绿素a含量与对照组相比无显着差异(p> 0.05)。
段亮亮[10]2013年在《约书亚树（Yucca brevifolia）的抗寒性及其对不同生境的光合生理响应》文中提出约书亚树(Yucca brevifolia)是百合科丝兰属的多年生单子叶常绿沙漠植物,具有寿命长,耐干旱瘠薄、抗干扰能力强等优良特性,引入我国沙漠化地区,不仅可以丰富我国沙漠化地区的生物多样性,而且对于我国的荒漠化防治将起到促进作用。本研究分别通过大田越冬以及实验室低温胁迫试验,对其生理生化变化深入分析,研究了不同越冬方式约书亚树生幼苗的越冬表现,以及低温胁迫下的抗寒性表现；另一方面,在科尔沁沙地南缘选择不同植被覆盖的沙地生境移栽两年生约书亚树幼苗,通过测定其生长及光合生理指标,探究约书亚树幼苗对不同生境的生理生态响应机制,探索约书亚树在我国干旱半干旱沙区适宜生境,为指导约书亚树规模性引种造林工作做出理论性贡献。主要结果如下：1随着冻害程度的加重,不同越冬方式的约书亚树幼苗质膜透性、游离脯氨酸及可溶性糖含量逐渐升高,SPAD值逐渐降低。其中覆土容器苗的冻害程度最为严重,其质膜透性、游离脯氨酸及可溶性糖含量分别达到了74.8698%,3.5583mg/和174.8864mg/g, SPAD值仅为28.5667,与对照相比差异均到达了极显着水平,利用主成分分析法综合评价3种越冬方式下约书业树幼苗的表现,地窖内防寒越冬效果最好,室外覆土容器苗和林下栽植幼苗冻伤较严重。2随着胁迫温度的降低,约书业树幼苗叶片的质膜透性及可溶性糖含量均显着升高,在-30℃,处理24h的叶片质膜透性达到了97.77%,极显着高于其他处理温度,处理12h的叶片可溶性糖含量达到常温的2.6倍；游离脯氨酸含量以-20℃为拐点呈先升高后降低的趋势,并且在同一胁迫温度下随着胁迫时间的增加逐渐升高。可溶性蛋白含量、CAT酶活性及叶绿素的变化趋势基本一致,均随温度的降低而降低。3约书亚树幼苗的半致死低温(LT50)为-18.92℃,-20。C是细胞膜相对透性、丙二醛、游离脯氨酸、可溶性蛋白及CAT活性变化的拐点,低于此温度叶片生理活动受限。4从形态结构对生境的响应来看,裸沙地生境的约书亚树的株高、地径以、叶片数量、比叶重和根冠比均显着高于其他3种林地生境下的约书亚树,裸沙地生境是比较适宜约书亚树生长发育的生境。灌木林地的约书亚树比叶重和根冠比均为最低,分别为4.74g·cm-2.03,比叶重降低使得单位干重叶的表面积有所增大,从而使得单位干重叶的捕光能力有所增强,这也是约书亚树其对3种林地弱光生境的形态结构性适应。5影响约书亚树Pn的主导环境因子是PAR,裸沙地、灌木林地以及阔叶林地生境均以PAR对约书亚树叶片的Pn的直接影响最大,直接通径系数分别为0.981、0.980及0.702。林地生境的约书亚树对环境PAR十分敏感,并且有较高的水分利用率,在弱光环境中约书亚树利用了有限的水分和光合辐射完成了最优化的光合作用,这是约书亚树对弱光环境的光合生理适应性表现。6裸沙地生境下的约书亚树的光合“午休”现象出现是由叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制因素造成。约书亚树光合午休时所对应的PAR值与下午15：00Pn出现变化拐点的PAR值均在1200μ mol· m-2· s-1左右,这说明1200μmol· m-2· s-1可能是约书亚树的光合作用饱和点。
参考文献：
[1]. 螺旋藻光合速率对主要环境因子响应规律的研究[D]. 巩东辉. 内蒙古农业大学. 2004
[2]. 不同温度和光照强度对裙带菜(Undaria pinnatifida)幼孢子体叶绿素荧光参数和抗氧化系统的影响[D]. 王晓艳. 中国海洋大学. 2015
[3]. 一株北极小球藻的温度适应性及其优化培养的研究[D]. 曹科伟. 南京农业大学. 2015
[4]. 内蒙古乌梁素海浮游植物群落特征及生态模拟研究[D]. 李建茹. 内蒙古农业大学. 2014
[5]. 微重力环境对螺旋藻生长影响的研究[D]. 张奕婷. 贵州大学. 2008
[6]. 亚适温较弱光照条件下调控黄瓜光合作用的原理与技术研究[D]. 刘玉梅. 山东农业大学. 2006
[7]. 红外辐射对极大螺旋藻生长影响的实验研究[D]. 何鹏. 广西大学. 2016
[8]. 微藻在不同波长光谱下生长规律及水热液化制备生物质油的优化工艺研究[D]. 魏萱. 浙江大学. 2014
[9]. 海洋微藻对CO_2加富响应的实验生态学研究[D]. 李春雷. 中国海洋大学. 2009
[10]. 约书亚树（Yucca brevifolia）的抗寒性及其对不同生境的光合生理响应[D]. 段亮亮. 东北林业大学. 2013