全 文 ：收稿日期:2010-02-02
基金项目:珠海市科技局重点项目;留学回国人员资金项目;
暨南大学引进人才启动资金项目
作者简介:王付冬(1981), 男 , 硕士研究生 , 主要从事微藻生
物技术及应用的研究工作(E-mail)winterfudong@126.com。
通讯作者:张成武 ,教授 , 博士生导师(E-mail)tzhangcw@jnu.
edu.cn。
油脂资源
光照对眼点拟微绿球藻和三角褐指藻
生长及总脂的影响
王付冬 ,桑　敏 ,李爱芬 ,张成武
(暨南大学 水生生物研究中心 ,热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心 ,广州 510632)
摘要:研究了不同光照强度及单 、双侧光照对眼点拟微绿球藻(Nannochloropsisoculata)和三角褐指
藻(Phaeodactylumtricornutum)的生长 、总脂及叶绿素 a的影响 。结果表明:眼点拟微绿球藻的生物
量随光照强度的增加而升高 ,相同光照强度下单侧光照优于双侧;三角褐指藻的生物量受光照强度
及单 、双侧光照的影响不明显。眼点拟微绿球藻的总脂含量随光照强度的升高先增加后减少;三角
褐指藻的总脂含量随光照的增强呈上升趋势。两种藻的叶绿素 a含量随藻体总脂含量的升高而降
低 。综合考虑 ,眼点拟微绿球藻较三角褐指藻进行油脂生产更有优势。
关键词:眼点拟微绿球藻;三角褐指藻;生物量;叶绿素 a含量;总脂含量;单位体积总脂产量
中图分类号:TQ642;P74　　　文献标志码:A　　　文章编号:1003-7969(2010)06 -0071 -05
Influenceofdifferentiluminationonthegrowthandtotallipidof
NannochloropsisoculataandPhaeodactylumtricornutum
WANGFudong, SANGMin, LIAifen, ZHANGChengwu
(InstituteofHydrobiology, JinanUniversity, EngineeringResearchCenterofTropicalandSubtropical
AquaticEcologicalEngineering, MinistryofEducation, Guangzhou510632, China)
Abstract:Theefectsofdiferentiluminationandone-sideversustwo-sideiluminationonthegrowth,
totallipidandchlorophylacontentofNannochloropsisoculataandPhaeodactylumtricornutumwerestud-
ied.AnincreaseoftheiluminationproducedanincreaseofthebiomassofNannochloropsisoculata, and
thetwo-sideiluminationwassuperiortoone-sideiluminalionunderthesameilumination;thebio-
massofPhaeodactylurntricornutumshowedlitlediferenceunderthediferentilumination.Thetotallipid
contentofNannochloropsisoculataincreased, andthendecreasedwiththeincreaseofilumination;theto-
tallipidcontentofPhaeodactylumtricornutumincreasedwiththeincreaseofilumination.Thechlorophyl
acontentsofNannochloropsisoculataandPhaeodactylumtricormutumreducedwiththeincreaseoftotal
lipidcontent.TheresultsshowedthatcomparedwithPhaeodactylumtricornutum, Nannochloropsisoculata
couldbeconsideredasfeedstocksforlipidproduction.
Keywords:Nannochloropsisoculata;Phaeodactylumtricornutum;biomass;chlorophylacontent;totallip-
idcontent;lipidproductivity
　　石化燃料的日益匮乏和燃烧带来的环境污染等 问题都将会影响人类的可持续发展 ,寻找绿色可再
生能源是一项重要的战略任务 [ 1] 。微藻具有生长
周期短 ,油脂含量较油料作物高 ,可利用工业废水废
气培养等优点 ,因此利用微藻生产生物质能具有广
阔的前景 [ 2] 。
眼点拟微绿球藻(Nannochloropsisoculata)和三
角褐指藻(Phaeodactylumtricornutum)生长速度快 ,
总脂含量分别占细胞干重的 31% ～ 68%和 20% ～
712010年第 35卷 第 6期　　　　　　　　　　　　　中　国　油　脂
30%[ 3] 。研究表明 [ 2, 4 -6] ,微藻的生长和油脂积累与
光照密切相关 。 Rodolfi等 [ 2]人报道 ,在 115 ～ 230
μmol· m-2· s-1光照条件下 , 拟微绿球藻(Nanno-
chloropsissp.F＆M-M24)的总脂含量随光照强度
增强而升高 ,为 14.7% ～ 32.5%。 F bregas等 [ 4]人
研究证实拟微绿球藻(Nannochloropsissp.)的总脂
含量随光照强度的增强先降低后升高 。蒋霞敏 [ 5]
报道在 18 ～ 126 μmol· m-2 · s-1光照强度下培养
眼点拟微绿球藻 , 18 μmol· m-2 · s-1光照条件下其
EPA含量最高 。李文权等[ 6]人报道了三角褐指藻
在 3 ～ 313 μmol· m-2 · s-1光照强度下培养 ,总脂
含量约为 12% ～ 14%。这些研究结果显示 ,不同藻
种适宜生长和积累脂类物质的光照条件存在差异 。
本文以眼点拟微绿球藻和三角褐指藻为实验材料 ,
探究了不同光照条件对其生长 、总脂含量及单位体
积总脂产量的影响 ,以期为微藻生物质能研究开发
提供参考。
1　材料与方法
1.1　藻种
　　眼点拟微绿球藻 (Nannochloropsisoculata)、三
角褐指藻 (Phaeodactylumtricornutum),暨南大学水
生生物研究中心藻种库保藏。
1.2　培养条件
　　采用人工海水培养基 [ 7] ,接种对数生长期的藻
种 ,接种密度为 0.2 g/L,以压缩空气补加 0.25%的
CO2连续通气培养 ,培养温度为(23 ±1)℃,培养容
器为 Υ3 cm×50 cm的玻璃柱。
1.3　光照条件设置
　　采用 150 μmol· m-2 · s-1和 300 μmol· m-2·
s-1光照强度 ,单侧或双侧连续光照。实验设置 3个
平行。
1.4　生物量和叶绿素 a的测定
　　定期取一定体积藻液抽滤 ,将滤膜于 80℃的烘
箱烘至恒重 ,冷却后称量 。叶绿素 a的测定参照文
献 [ 8]的方法进行 。
1.5　藻粉的制备
　　藻液于 3 500 r/min离心 ,收集藻细胞 ,用蒸馏
水洗涤后 ,采用 ALPHR2 -4(德国)冷冻干燥机冻
干获得藻粉 。冻干藻粉充氮后用封口膜封口 ,冰箱
冷冻保存。
1.6　总脂含量的测定 [ 9]
　　准确称取一定量冻干藻粉 ,放入带螺口的玻璃
离心管中 ,加入 2 ～ 4 mL二甲基亚砜甲醇溶液 ,
40℃搅拌 10 min后转入 4℃下搅拌 30 min, 3 000 r/
min离心收集上清液并移入玻璃瓶中 ,剩余藻渣采
用乙醚正己烷混合液于 4℃搅拌抽提 60 min,直至
藻渣变为灰白色 ,离心并转移上清液至玻璃瓶中 ,加
水分层 ,移取有机相用氮气吹至恒重。
1.7　单位体积生物量产量和总脂产量计算
　　单位体积生物量产量(Pv)及总脂产量(Lv)分
别计算如下:
Pv=(Xn-X0 )/tn
　　 Lv=PvLn
式中:Xn———培养时间为 tn时的生物量 , g/L;
X0 ———初始时的生物量 , g/L;
Ln———培养时间为 tn时的总脂含量。
1.8　数据处理
　　用 SPSS13.0单因素方差分析(ANOVA)中的
LSD多重比较进行数据差异性分析。
2　结果与讨论
2.1　光照条件对眼点拟微绿球藻和三角褐指藻生
长的影响
　　采用不同光照条件 ,测定两种藻的生物量 ,结果
如图 1 ～图 4所示 。
图 1　单侧光照不同光照强度对眼点拟微绿球藻生长的影响
图 2　单侧光照不同光照强度对三角褐指藻生长的影响
图 3　双侧光照不同光照强度对眼点拟微绿球藻生长的影响
72 CHINAOILSANDFATS　　　　　　　　　　　　　　2010Vol.35 No.6
图 4　双侧光照不同光照强度对三角褐指藻生长的影响
　　由图 1 ～图 4可以看出 ,单侧光照时 , 300 μmol·
m-2 · s-1光照强度下培养的眼点拟微绿球藻的生物
量一直高于 150 μmol· m-2· s-1;三角褐指藻与眼点
拟微绿球藻不同 , 300 μmol· m-2 · s-1光照强度下培
养前 10 d的生物量都高于 150 μmol· m-2 · s-1 ,但
到第 16 d时生物量无明显差异(P>0.05)。双侧光
照时 ,眼点拟微绿球藻的生长情况与单侧光照结果相
似 , 整个培养过程中 300 μmol· m-2 · s-1光照强度
的生物量一直高于 150 μmol· m-2 · s-1 ;而三角褐指
藻的生物量在不同光照强度下无明显差异 。由图 1 ～
图 4还可以看出 ,眼点拟微绿球藻的生物量随光照强
度的增加而升高 ,相同光照强度下单侧光照优于双
侧 ,而三角褐指藻的生物量受光照强度及单 、双侧光
照的影响不明显 。
　　光照强度是影响藻类生长的重要因素 ,本研究
结果证实眼点拟微绿球藻的生物量随光照强度的增
加而升高 ,这与 Rodolfi等 [ 2]人和 F bregas等 [ 4]人对
拟微绿球藻的研究结果相似。本次实验中三角褐指
藻的生物量受光照强度影响不明显 , 这一结果与
Brown等 [ 10]人对假女神海链藻(Thalasiosirapseud-
onana)的报道一致。
2.2　光照条件对眼点拟微绿球藻和三角褐指藻总
脂含量的影响
　　采用不同光照条件 ,测定两种藻在不同培养时
间下的总脂含量 ,结果见图 5 ～图 8。由图 5 ～图 8
可见 ,单侧光照 ,整个培养周期中 ,眼点拟微绿球藻
和三角褐指藻在 300 μmol· m-2 · s-1光照强度下
的总脂含量一直高于 150 μmol· m-2· s-1 ,眼点拟
微绿球藻在 300 μmol· m-2 · s-1光照强度下培养
13 d时总脂含量最高 ,为 53.73%, 16 d时下降为
47.42%;三角褐指藻在 150 μmol· m-2 · s-1光照
强度下培养 13 d时总脂含量趋于最高 , 16 d时趋于
稳定 ,为 33.09%,在 300 μmol· m-2· s-1光照强度
下三角褐指藻的总脂含量一直处于上升状态 , 16 d
时最高 ,为 37.32%。双侧光照时 , 在 300 μmol·
m-2 · s-1光照强度下眼点拟微绿球藻的总脂含量
在培养的前 10 d明显高于 150 μmol· m-2 · s-1 ,从
第 13 d开始低于 150 μmol· m-2· s-1 ;三角褐指藻
的总脂含量与眼点拟微绿球藻的不同 , 300 μmol·
m-2 · s-1光照强度下的总脂含量一直高于 150
μmol· m-2 · s-1 ,在培养末期 16 d时无明显差异 ,
分别为 43.11%与 42.49%。
图 5　单侧光照不同光照强度对眼点
拟微绿球藻总脂含量的影响
图 6　单侧光照不同光照强度对三角褐
指藻总脂含量的影响
图 7　双侧光照不同光照强度对眼点
拟微绿球藻总脂含量的影响
图 8　双侧光照不同光照强度对三角褐
指藻总脂含量的影响
732010年第 35卷 第 6期　　　　　　　　　　　　　中　国　油　脂
　　微藻总脂含量的变化受诸多因素的影响 ,
F bregas等[ 4]人和 Sukenik等 [ 11]人的研究指出 ,拟
微绿球藻在光限制条件下 ,总脂含量随光照强度的
增强而下降 ,在光饱和条件下 ,其总脂含量随光照强
度的增强而升高 。本研究中眼点拟微绿球藻总脂含
量与光照强度的关系与上述报道结果一致 ,即在一
定光照强度下 ,眼点拟微绿球藻的总脂含量与光照
强度呈正相关。
本实验培养的三角褐指藻的总脂含量随光照强
度的增强呈上升趋势 ,这种关系在海链藻和小新月
菱形藻(Nitzschiaclosterium)中亦有相同表现 [ 10, 12] 。
三角褐指藻在培养的前 4 d中各实验组的总脂含量
无显著差异(P>0.05),这个结果与李文权等 [ 6]人
的报道相似 。在培养后期三角褐指藻的总脂含量随
光照强度的增强出现明显上升趋势 ,这些结果提示
藻体总脂含量与光照强度和培养环境的氮素水平有
很大关系。李文权等 [ 6] 人报道培养初期氮源充足
时提高光照强度对三角褐指藻的总脂含量影响不
大 ,随着培养时间的延长 ,三角褐指藻处于氮限制状
态时 ,提高光照强度促进了三角褐指藻的脂肪代谢 ,
总脂含量升高。
2.3　光照条件对眼点拟微绿球藻和三角褐指藻叶
绿素 a含量的影响
　　图 9 ～图 12是不同光照条件下两种藻的叶绿
素 a含量 。从图中可知 ,采用单侧光照时 ,两种藻叶
绿素 a含量的变化规律相似 ,在培养的前 7 d两种
光照强度下的叶绿素 a含量相近 ,之后 300 μmol·
m-2 · s-1光照强度的叶绿素 a含量明显低于 150
μmol· m-2· s-1 。采用双侧光照时 ,眼点拟微绿球
藻在前 4 d300 μmol· m-2 · s-1光照强度下的叶绿
素 a含量与 150 μmol· m-2 · s-1基本接近 ,之后低
于 150 μmol· m-2 · s-1 ;三角褐指藻在前 4 d300
μmol· m-2· s-1光照强度下的叶绿素 a含量比 150
μmol· m-2 · s-1高 , 之后显著下降 , 明显低于 150
μmol· m-2· s-1 。
　　已有文献[ 13]报道南极冰藻(Neochlorisoleoabun-
dans)的叶绿素 a含量随氮浓度的降低而下降 ,
Rodolfi等[ 2]人的研究也曾指出氮限制条件下 ,藻细
胞的代谢合成途径向脂肪合成通道转移 ,总脂含量
迅速升高。眼点拟微绿球藻和三角褐指藻的叶绿素
a含量在整个培养周期中呈钟形曲线 ,与同期藻体
的总脂含量相比表现出相同规律 ,即随着藻体叶绿
素 a含量的下降总脂含量明显升高 。藻体叶绿素 a
与总脂含量主要受培养基氮素状态的影响 ,培养初
期 ,氮素充足 ,藻细胞生长旺盛 ,培养液的叶绿素 a
含量较高 。随着培养时间的延长 ,氮素逐渐出现缺
乏 ,藻细胞的生长受到限制 ,此时细胞脂肪合成代谢
加强 ,出现总脂含量升高的现象。
图 9　单侧光照不同光照强度对眼点
拟微绿球藻叶绿素 a含量的影响
图 10　单侧光照不同光照强度对三角褐
指藻叶绿素 a含量的影响
图 11　双侧光照不同光照强度对眼点
拟微绿球藻叶绿素 a含量的影响
图 12　双侧光照不同光照强度对三角褐
指藻叶绿素 a含量的影响
2.4　不同光照条件下眼点拟微绿球藻和三角褐指
藻的单位体积总脂产量
74 CHINAOILSANDFATS　　　　　　　　　　　　　　2010Vol.35 No.6
　　两种藻培养 16 d时单位体积总脂产量如表 1所
示。从表 1中看出 ,眼点拟微绿球藻在 300 μmol·
m-2 · s-1单侧光照下的单位体积总脂产量最高 ,为
279.78 mg/(L· d),明显高于其他光照条件;采用
150 μmol· m-2· s-1的光照条件 ,在双侧光照下眼
点拟微绿球藻的单位体积总脂产量比单侧光照高 ,
而在 300 μmol· m-2 · s-1的光照下单侧光照优于
双侧 。三角褐指藻在双侧光照下单位体积总脂产量
明显高于单侧光照 ,在 150 μmol· m-2 · s-1和 300
μmol· m-2 · s-1两种光照强度下 ,其单位体积总脂
产量无明显差异 ,分别是 140.22 mg/(L· d), 137.95
mg/(L· d)。
表 1　两种藻不同光照条件下单位体积总脂产量
光照强度
/(μmol· m-2· s-1)
眼点拟微绿球藻 三角褐指藻
总脂含量 /% 生物量产量/(g/(L· d))
单位体积总脂产量
/(mg/(L· d)) 总脂含量 /%
生物量产量
/(g/(L· d))
单位体积总脂产量
/(mg/(L· d))
150(单侧) 42.47 0.38 161.39 33.09 0.29 95.96
300(单侧) 47.42 0.59 279.78 37.32 0.30 111.96
150(双侧) 41.57 0.49 203.69 42.49 0.33 140.22
300(双侧) 36.29 0.67 243.14 43.11 0.32 137.95
3　结　论
　　单位体积总脂产量是评价利用微藻开发生物质
能可行性的重要参数 。本研究表明 ,眼点拟微绿球
藻在单侧光照 、光照强度 300 μmol· m-2 · s-1时 ,
可获得最大单位体积总脂产量 , 为三角褐指藻的
1.96倍 ,可作为一种较有潜力的能源微藻进行开发
研究。
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