全 文 ：文章编号:1674 － 5566(2014)05 － 0748 － 05
氮、磷和铁对微拟绿球藻生物量和蛋白含量的影响
收稿日期:2014-03-20 修回日期:2014-04-29
基金项目:国家自然科学基金青年基金(31201973) ;国家海洋公益性行业科研专项(201205025) ;海洋生物产业水生动物营养与饲
料研发创新示范平台资金(201303003) ;山东省水生动物营养与饲料泰山学者岗位(2007 － 2013) ;山东省优秀中青年科
学家科研奖励基金(BS2013HZ018)
作者简介:孙春晓(1982—) ，女，助理研究员，研究方向为饵料微藻。E-mail:973035865@ qq． com
通信作者:乔洪金，E-mail:hongjinqiao@ gmail． com
孙春晓，王忠全，周全利，乔洪金，王际英，张利民
(山东省海洋资源与环境研究院 山东省海洋生态修复重点实验室，山东 烟台 264006)
摘 要:微拟绿球藻(Nannochloropsis． sp)作为水产
养殖中常用的开口饵料，其蛋白含量对于水产动物
幼苗的生长发育具有重要作用。本文对 N、P、Fe 3
种营养盐采用正交设计的方法进行了三因素三水平
的实验，测定了生物量和蛋白含量，结果表明，微拟
绿球藻的生物量和蛋白含量均受到 N、P、Fe 3 种营
养元素的影响;在设置的营养盐浓度范围内，P对生
物量的影响最大，而 Fe 对蛋白含量的影响最大;当
N、P、Fe的浓度分别为 24． 6、1． 1 和 0． 2 mg /L时，生
物量产量和蛋白含量均达到最高。
研究亮点:微藻是海水养殖中常用的开口饵料，
其蛋白含量对于养殖动物的生长发育至关重要，
本文利用正交实验分析了 N、P、Fe 对微拟绿球藻
蛋白含量的影响，发现 Fe 对蛋白含量的影响最
大，获得了生物量和蛋白含量均最高时的营养盐
条件，为水产育苗过程中培育微藻提供了指导。
关键词:微拟绿球藻;氮;磷;铁;蛋白含量
中图分类号:Q 945． 1
文献标志码:A
微藻作为水产养殖特别是海水养殖上常用
的开口饵料，富含蛋白、脂肪、色素和多不饱和脂
肪酸等营养成分，在许多水产动物的育苗期是不
可缺少的饵料资源。许多研究表明，微藻的营养
成分易受各种营养盐浓度的影响而发生改
变［1 － 3］，势必会影响到水产动物幼苗的生长和发
育。蛋白质作为构成生物机体的主要成分，在水
产动物的生长发育过程中起到非常重要的作用，
因此，研究饵料微藻的蛋白含量对于水产动物的
健康养殖具有重要意义。
综合文献报道来看，微藻的蛋白含量主要易
受 3 个方面的影响:(1)植物激素，如植物生长激
素奈乙酸对小球藻生长及叶绿素和蛋白质含量
的提高具有促进效果［4 － 5］; (2)营养盐，如李师翁
和王毅民［5］的研究表明培养基中加入乙酸钠可
显著提高小球藻的蛋白含量，尹逊栋等［6］报道了
两种甲藻和两种硅藻在正常培养条件下的蛋白
含量均显著高于氮限制时，但与磷限制相比差异
不显著，而自养与异养条件的比较研究表明，与
自养生长相比异养过程中小球藻的蛋白含量呈
现下降趋势［7 － 8］;(3)环境因子，如戴俊彪和吴庆
余［9］的研究表明室外培养的球等鞭金藻蛋白含
量要比室内培养的有较大下降，张跃群等［10］报道
了紫外线辐照可显著提高三角褐指藻和湛江等
鞭金藻的蛋白含量，但降低了盐藻的蛋白含量。
其中，营养盐的作用效果好，而且在实际生产中
最易于调整，因此，本文以营养盐的浓度对微藻
蛋白含量的影响作为主要的研究目的。
微拟绿球藻(Nannochloropsis sp．)是直径为
2 ～ 3 μm 的真核单细胞微藻，归属于褐藻门
(Ochrophyta) ，大眼藻纲(Eustigmatophyceae) ，单
珠藻科(Monodopsidaceae) ，在水产养殖业上有着
广泛的用途，可作为鱼虾贝的开口饵料，并且具
有较高的蛋白质和多不饱和脂肪酸含量，具有重
要的商业价值，目前已有规模化生产的报道，因
此对其蛋白含量进行条件优化具有重要意义。
5 期 孙春晓，等:氮、磷和铁对微拟绿球藻生物量和蛋白含量的影响
目前，营养盐对微拟绿球藻生物量和蛋白含量影
响的报道较少，本文选取 N、P和 Fe 3 种主要的营
养元素，研究了其浓度对微拟绿球藻生物量和蛋
白含量的影响，对于弄清营养盐是否决定微藻蛋
白含量的问题具有重要的意义，同时为在实际生
产中获得高蛋白含量的饵料微藻提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 实验材料
本实验所用微拟绿球藻藻种(Nannochloropsis
sp．)由中国水产科学院黄海水产研究所馈赠，主
要保种条件温度为 20 ～ 25 ℃，光照强度为 50 ～
100 μmol /(m2·s) ，盐度为 28，所用培养基为不
含维生素的 f /2 培养基［11］。
1． 2 实验设计
本实验设定 N、P 和 Fe 3 种元素各 3 个水平
浓度，以海洋微藻的最适培养基(f /2)为中间水
平，向上向下各扩展 1 个水平，形成 L9(3
3)正交
设计表，如表 1 所示，N 元素水平分别为 4． 1，
12． 3和 24． 6 mg /L;P元素水平分别为 0． 2，1． 1 和
2． 2 mg /L;Fe 元素水平分别为 0． 2，0． 6 和 1． 2
mg /L。
1． 3 培养与分析
取 9 个 500 mL 三角烧瓶，每瓶加盐度为 28
的海水 400 mL，按照正交设计表依次加入营养盐
和微量元素母液，然后取 80 mL对数期藻液 5 000
r /min离心 5 min，去掉上清，将藻细胞接种于盛
有 400 mL培养基的三角烧瓶中(接种量 20%)。
将三角烧瓶置于光照恒温摇床(DHZ-032LＲ，申
能博彩，上海)中振荡培养，温度 23 ℃，光照强度
80 μmol /(m2·s) ，光暗比 14∶ 10，连续培养 10 d
至对数生长期后期，然后取上层藻液 2 mL 于紫
外可见分光光度计(U-2010，日立，东京，日本)
上测定 OD750。分别取上层藻液 200 mL，5 000 r /
min离心 5 min收集藻细胞，沉淀用双蒸水洗涤 2
次，转移至预先称重的 1． 5 mL 离心管中，冷冻干
燥 24 h，称重，按照公式(1)计算生物量:
Y =(m1 －m0)/ v (1)
式中:Y 为生物量(g /L) ;m0 为离心管的重量
(g) ;m1 为冷冻干燥后藻细胞与离心管的重量
(g) ;v为所取藻液的体积(L)。
干燥后的样品使用 Leco 蛋白质分析仪(FP-
528，圣约瑟夫，密歇根州，美国)分析蛋白含量，
计算公式为:
P = 6． 25 × N (2)
式中:P为蛋白含量(%) ;N 为 Leco 蛋白质分析
仪所测定出的氮元素的百分含量。
蛋白产量的计算公式为:
Py = Y × P × 1000 (3)
式中:Py 为蛋白产量(mg /L) ;Y为生物量;P 为蛋
白含量。
1． 4 数据处理
采用 SPSS 11． 0(SPSS Inc．，芝加哥，伊利诺
伊州，美国)对数据进行单因素方差分析(one-way
ANOVAs) ，结果用平均数 ± 标准差(M ± SD)表
示。若存在显著差异，则应用 Duncan氏多重比较
法确定组间差异，当 P ＜0． 05时，表示差异显著。
2 结果
2． 1 主要营养盐对微拟绿球藻生物量的影响
如表 1 所示，N、P和 Fe 3 种营养盐的浓度对
微拟绿球藻生物量和蛋白含量均有影响。OD750
的值与生物量的值基本成正比关系，表明 OD750
显示的细胞密度可以很好地指示生物量的变化;
N、P、Fe的浓度分别为 24． 6，1． 1 和 0． 2 mg /L 时
所获得生物量最高，为 0． 053 g /L。如表 2 所示，
随着 N浓度的升高，生物量有上升的趋势;随着 P
浓度的升高，生物量呈现先上升后下降的趋势;
随着 Fe浓度的升高，生物量表现为先下降后升
高的趋势，但是在本文的浓度范围内均无显著性
差异(P ＞ 0． 05)。从极差水平看，P 浓度对生物
量的影响最大。
2． 2 主要营养盐对微拟绿球藻蛋白含量的影响
当 N、P、Fe 的浓度分别为 24． 6、1． 1 和 0． 2
mg /L时所获得的蛋白含量最高，为 42． 16%，同
时该浓度下所获得的蛋白产量也最高，为 22． 34
mg /L(表 1)。如表 2 所示，随着 N 浓度的升高，
蛋白含量呈先下降再上升的趋势，但无显著性差
异(P ＞ 0． 05) ;随着 P浓度的升高，蛋白含量呈现
先上升后下降的趋势，但无显著性差异(P ＞
0． 05) ;随着 Fe 浓度的升高，蛋白含量表现为先
下降后持平的趋势，0． 2 mg /L组与其他两组具有
显著性差异(P ＜ 0． 05)。从极差水平看，Fe 浓度
对蛋白含量的影响最大，当 Fe 浓度为 0． 2 mg /L
时，微拟绿球藻蛋白含量均超过 36%以上，在各
组中最高(表 1)。
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上 海 海 洋 大 学 学 报 23 卷
表 1 N、P和 Fe对微拟绿球藻生物量和蛋白含量影响的正交设计与实验结果
Tab． 1 The orthogonal design and results of the effects of N，P and Fe on the biomass
and protein content of Nannochloropsis sp．
因素 /(mg /L)
N PFe
实验结果
OD750 生物量 /(g /L) 蛋白含量 /% 蛋白产量 /(mg /L)
实验 1 4． 1 0． 2 0． 2 0． 213 0． 026 39． 15 10． 18
实验 2 4． 1 1． 1 0． 6 0． 304 0． 036 30． 39 10． 94
实验 3 4． 1 2． 2 1． 2 0． 302 0． 045 30． 41 13． 68
实验 4 12． 3 0． 2 0． 6 0． 256 0． 033 26． 48 8． 74
实验 5 12． 3 1． 1 1． 2 0． 341 0． 050 29． 46 14． 73
实验 6 12． 3 2． 2 0． 2 0． 252 0． 031 36． 12 11． 20
实验 7 24． 6 0． 2 1． 2 0． 300 0． 038 29． 76 11． 31
实验 8 24． 6 1． 1 0． 2 0． 335 0． 053 42． 16 22． 34
实验 9 24． 6 2． 2 0． 6 0． 282 0． 034 27． 55 9． 37
3 讨论
氮是微藻生长的必需营养元素之一，它是每
个活细胞的组成成分，当藻细胞处于缺氮环境
时，能够选择性地优先利用 1 种或多种含氮大分
子，使胞内的含氮物质(主要是蛋白质)的含量下
降，而使胞内的含碳物质(主要是多糖和脂肪酸)
的含量升高［12 － 13］。在本文的 3 种氮源浓度条件
下，藻细胞的蛋白含量并未发生显著性改变(表
2) ，因此，本文所采用的最低氮源浓度并不能使
微拟绿球藻处于缺氮条件。随着氮源浓度的升
高，生物量的积累也随之升高(表 2) ，这表明了氮
源在促进生物量积累方面的显著作用。
表 2 N、P和 Fe对微拟绿球藻生物量与蛋白含量作用效果的比较
Tab． 2 The comparison of the effects of N，P and Fe on the biomass and protein content of Nannochloropsis sp．
浓度 /(mg /L) 生物量 /(g /L) 极差 蛋白含量 /% 极差
N
4． 1 0． 036 ± 0． 010
12． 3 0． 038 ± 0． 010
24． 6 0． 042 ± 0． 010
0． 006
33． 32 ± 5． 05
30． 69 ± 4． 94
33． 16 ± 7． 88
2． 63
P
0． 2 0． 032 ± 0． 006
1． 1 0． 046 ± 0． 009
2． 2 0． 037 ± 0． 008
0． 014
31． 80 ± 6． 58
34． 00 ± 7． 08
31． 36 ± 4． 36
2． 64
Fe
0． 2 0． 037 ± 0． 015
0． 6 0． 034 ± 0． 001
1． 2 0． 044 ± 0． 006
0． 010
39． 14 ± 3． 02*
28． 14 ± 2． 02
29． 88 ± 0． 49
11． 00
注:* 表示同组数据相比差异显著，P ＜ 0． 05。
磷广泛存在于动植物组织中，并与蛋白质或
脂肪结合成核蛋白、磷蛋白和磷脂等，参与遗传
物质的传递和能量代谢等重要生理活动，主要以
多聚偏磷酸的形式储存在细胞内［14］。磷可显著
影响微藻的生长速率和脂肪含量［15］，但过高的磷
浓度也会减缓微藻的生长［16］。在本文三种磷浓
度条件下，微拟绿球藻生物量和蛋白含量均出现
了先升高后下降的趋势(表 2) ，表明微拟绿球藻
的生长和蛋白积累有一个最适的磷浓度(1． 1
mg /L)。
铁是微藻不可缺少的微量元素，是光合作
用、生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红
素铁蛋白的组成部分，在这些氧化还原过程中都
起着电子传递的作用。吕秀平等［17 － 18］对淡水浮
游颤藻和铜绿微囊藻的研究表明，铁对其生长、
光合皆有重要影响，当 Fe3 +浓度小于 10 nmol /L
时，浮游颤藻和铜绿微囊藻的生长以及叶绿素和
蛋白质的合成均受到明显的抑制，当处于1 000 ～
10 000 nmol /L时基本达到藻体正常生长的浓度
范围，当达到 30 000 nmol /L 时，铜绿微囊藻的生
长受到抑制，生物量较低。在本文 3 种铁浓度条
件下，生物量的积累有升高的趋势但无显著性差
057
5 期 孙春晓，等:氮、磷和铁对微拟绿球藻生物量和蛋白含量的影响
异，而蛋白含量在低铁条件下最高并且差异显著
(表 2)。LIU等［19］曾报道，在 Fe3 +浓度从 1． 2 ×
10 －8升高至 1． 2 × 10 －5 mol /L 时，小球藻的生长
无显著性差异，但脂肪含量有显著升高的趋势，
从 11． 8%升高至 56． 6%左右，这从侧面证明了蛋
白含量随铁浓度升高会出现相对减少的趋势，与
本文的报道一致。
综上所述，微拟绿球藻的生物量和蛋白含量
均受到 N、P、Fe 3 种营养元素的影响，在本文的
营养盐浓度范围内，P 对生物量的影响最大，而
Fe对蛋白含量的影响最大，当 N、P、Fe 的浓度分
别为 24． 6、1． 1 和 0． 2 mg /L时生物量产量和蛋白
含量均达到最高。
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157
上 海 海 洋 大 学 学 报 23 卷
The effects of nitrogen，phosphorus and iron on biomass and protein content
of Nannochloropsis sp．
SUN Chun-xiao，WANG Zhong-quan，ZHOU Quan-li，QIAO Hong-jin，WANG Ji-ying，ZHANG Li-min
(Key Laboratory of Marine Ecological Ｒestoration，Shandong Marine Ｒesource and Environment Ｒesearch Institute，Yantai
264006，Shandong，China)
Abstract:Nannochloropsis sp． is commonly used as weaning feed in aquaculture，the protein content of which
plays an important role in the growth and development of seedlings of aquatic animals． In this paper，three
kinds of nutrients，N，P and Fe，were tested by orthogonal design methods at three levels on Nannochloropsis
sp． The biomass and protein content were determined at the end of experiment． Ｒesults showed that both
biomass and protein content of Nannochloropsis sp． were influenced by the levels of N，P and Fe;among the
range of nutrient concentrations of this paper，P had the greatest impact on the biomass while Fe had the
greatest impact on the protein content;when N，P，Fe concentrations were 24． 6，1． 1 and 0． 2 mg /L
respectively，both the biomass yield and protein content were the highest．
Key words:Nannochloropsis sp．;nitrogen;phosphorus;iron;protein content
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