全 文 ：第 2 1卷 第 1期
r , 5 5 年 3 月
水 生 生 物 学 报
A C T A H Y D R O B I O L O G I C A S I N I C A
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成油藻一一布朗葡萄藻的研究
许常虹 俞敏娟
(中国科学院水生生物研究所 , 武汉 )
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关键词 葡萄藻 , 氟化钠 ,碳氢化合物 ,石油
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葡萄藻 ( B o t即o c o c c u , b , 。 u o i i ) 是一种温带普
生性种类 。主要分布于淡水水体中 。藻体是由几十
到几百个细胞组成的 , 大小在 30 一 5 0 0 拌m 左右 。
含有较丰富的油类物质〔月 , 一般 占藻 体干 重的
2 5一呼。% , 最高可达 8 5% 〔 ` “ 1。
葡萄藻可形成水华 。 据报道澳大利亚达尔文
水库 ( 4 0 0 ha ) 形成水华时可得 3 0 0 。 吨葡萄藻
干物质叭 ` 。 J ,当地居民可直接用作燃料 , 因此曾有
人考虑人工大量培养葡萄藻以获得碳氢化 合物 。
但实验证实葡萄藻藻体内形成的碳氢化合物的含
量和类型与藻体的生理状态有关 : 生长在自然水
体中的藻体主要含不饱和的葡萄藻烯类 , 而室内
人工培养的藻体主要为二烯 、 三烯的直链碳氢化
合物 〔 , “ , 。 因此在考虑大量培养葡萄藻用以生 产
碳氢化合物之前需对藻类的生理生态进行研 究 。
同时葡萄藻虽能形成水华 , 但水华成因不清楚 , 而
且在人工静置培养时生长速度较慢 , 增代时间为
6 夫 , 虽经通气培养和添加葡萄糖可以明显提高
其生长速度〔 3 , , 但离工厂化生产所需求的速率仍
相差较大 。
据报道葡萄藻是古代地层油页岩类沉积和现
代沉积 ( c o o r o n g i , e ) 的主要生物来源 之一〔 4 , ” 。近
年来在开发石油资源的研究中也在多处发现了葡
萄藻化石 , 并且在某些地层中贮量相当丰富 「, , ’ 1 。
尤其重要的是在苏门答腊两个油田的原油中找到
了来自葡 萄藻 的生 物标 记 化合物— 葡萄 藻烷 〔 , ’ 。 这都显示了葡萄藻与石油形成有一定的关
系 。
根据以上情况我们对现代葡萄藻的生境进行
了初步调查 ,观察其生长发育过程 ,找出促进其生
长的因子以及不同培养条件对其形成碳氢化合物
的影响 , 为大量培养提供参考 , 同时结合地层学 、
古生物学的研究进一步确证葡萄藻与石油形成的
关系 。
材 料 和 方 法
藻种 : 葡萄藻 Y N b一 1 采 自云南抚仙湖 ; 葡
萄藻 H bB 一 2 采自本所 ; 葡萄藻 A b 一 3 来自美国
本研究承蒙黎尚豪教授指导 , 并得到胜利油
田地 质科学院周光甲总工程师等同志的大力支
持 , 在此特表谢意 。
19 8 7 年 9月 2 5 日收到 。
许常虹等 :成油藻— 布朗葡萄藻的研究
德州大学藻种库 。
培养条件 :温度 0 2土 , ℃ 。 接种时光照为
2 o o o l x , 后增至 5 o o o l x 左右 。 光暗比 , 1 6 : 8 0
生长测定 : 光密度法及千重法 。
碳氢化合物 测 定 : 培 养 物于 3 0 0 0一 3 5 0 0
r p m 离心 , 真空干燥后用己烷抽提 , 过滤 , 滤液进
行真空干燥用 F i n i g a n M a t 4 0 2 1 C 型四极质谱仪
联用 计算机分析系统测定 。 测定条件为 斗O E v s E
5 0 毛细管柱 , 柱长 3 oM , 程序升温 1 3 0一 2 9 5 oC ,
4℃ / m 。
扫描电镜: 将活体进行临界点脱水后真空干
燥 , 镀金膜 ,然后用 aC n l cS an 3 一 3 0 v C A 型扫描电
镜观察。
结 果
( l) 现代葡萄藻与葡萄藻化石的形态比较 :
将云南抚仙湖采得的葡萄藻与我国胜利油田孤东
油田可能生油层中得到的葡萄藻化石在扫描电镜
下进行对比 , 发现它们的群体组成和细胞排列形
式很相似 , 它们都是由几个小群体组成的复合群
体 ,细胞都为 2一 4个一组 , (图 :l A , B )。 不同之处
是现代葡萄藻的群体中均由活细胞充满 , 而葡萄
藻化石则由于细胞解体只保留下孔穴状结构的群
体 。 因此从形态上比较观察 ,我们可进一步确定孤
东油田的可能生油层中的藻类化石确系葡萄藻 。
( 2 ) 葡萄藻生长条件的研究 : 从调查经常发
生葡萄藻水华的水体中 , 我们观察到葡萄藻水华
常发生于水温 12 一 23 ℃ , PH , 左右的中型和贫营
养型水体中。 我们将我国贫营养型湖泊抚仙湖的
营养物水平与澳大利亚两个常形成水华的水体进
行比较 ,发现两者氮 、 磷含量虽有较大差异 (抚仙
湖 : N ( 一NH
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)— 0 . 0 0 2一 0 . 0 1 5 ( m g / l ) , N ( N 0 2 /N o 3 )— 1 0 , P总— 0 . 0 2一 0 . 1 5 ( m g / l ) : 达尔文和 M an ton 水库含量较低 , 分别为 : 。 . 0 1m g / 1 ,
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0 0 0斗m g / I ; 0
.
0 0 0 3多m g八 , 3 . 3 5 和 0 . 0 0 0 5
m g 了1 ) , 但均能形成水华说明这两种元素的含量
多寡尚不是影响水华形成的主要因素 。 值得注意
的是抚仙湖水中氟化物含量可达 o . 3 m g / l左右 ,
为了证 实氟 化物对葡萄藻生长的影响 , 我们在
室 内人工培 养基 C hu 生3 x 4 中加人 o . 3m g l/
的氟 化钠 , 获 得了明显促进生长的效果 , 其增
代 时 间 由原 对 照 C hu 1 3 x 4 的 1 . 14 天缩短为
0
.
89 天 , (表 1、 图 2 ) 。 同时不同浓度的氟化钠
对葡萄藻的生长有不同的影响 , 即加人 。 . l m g / 1
的 N妞 对生长的促进作用最为明显 , 较高浓度
氟化钠 0 . 6一 1 . o m g /1 对葡萄藻的生长产生抑制
作用 (图 3 ) 。
( 3 ) 不同培养条件对葡萄藻形成碳氢化合物
类型及含量的影响 : C hu 1 3 x 斗 培养基和 H B -
1 1 9 x 4 培养基所形成的碳氢化合物的类型 及含
量有所不同 。 在 C hu 1 3 x 4 培养物中以 3C 1 占
优势。 加入 0 . 3 m g / 1 Na F 并不影响其碳氢化合
物的含量和类型 。 而 H B一 1 1 9 X 4 培养物中虽然
也能促进生长 , 但是碳氢化合物含量较低并且以
e l g 类碳氢化合物为主 ,不具 C 3 z 类 (表 2 ) 。
衰 1 荀萄燕 A b 一 3 的生长状况
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图 1 人 . 现代葡萄藻 ;
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9 2水 生 生 物 学 报 1 2卷
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图 2
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葡萄藻 人 b 一 3 生长曲线
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o — C b u l 3丫 4( N a F )
图 3 不同氟化钠浓度对葡萄藻 A b 一 3 生长的影响
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3 T h e i n fl u e n c e o f d i ff e r e n t N a F c o n c e
-
n t r t io n s o n t h e g r o w t h r a t e o f B
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又— 0 · l m g / ;L . — 0 · 3 m g / L0 — 。 · 6 m g / L ; △— l . Om g / L
表 2 葡萄燕 A b 一 3 在不同培养条件下碳氮化合物的含级及类型
T a b
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2
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T h e c o n t e n t a n d n a t u r e o f h y d r o e a r b o n f r o m B
.
b r a u n i i u n d e r d i f f e r e n t
e u l t u r e e o n d i t i o n s
培养基 碳氢化合物含量 ( % ) 碳氢化合物的类型 培养时间 (天 )
C u l t u r e T o t a l h y d r o c a r b o n N a t u r e 6 f h y d r o c a r b o n s D u r a t i o n o f
m e d i a e o n t e n t (
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C a r b o n n u m b e r M o l e c u l a r R a l a t i v e a b u
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h y d r o c a r b o n 几
C h u l 3火 4 2 2 。 0 0 C 3 1 4 32 4 7 。 1 1 42
C 1 9 2 6 4 10
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0 8
C 2 9 斗0 2 9 。 9 2
C 2 9 4 0 4 4
。
4 3
C 3 1 4 3 0 3
。
9 5
C 33 4 6 0 7
。
3 5
C h u 13火 4 3 2 。 多O C 3 1 4 3 0 , 4 。 7 0 3 6
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。
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C 3 3 1 4
。
3 3
C 2 9 7
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2 2
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1 1 9火 4 1 6 。 斗2 C 19
:::
3 6
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9 9 4 5
C 2 9 2 9
。
15
期 许常虹等: 成油藻— 布朗葡萄藻的研究
油探矿及石油形成的理论提供参考 。
讨 论
据报道 ,在印度、 匈牙利 、 比利时以及我国北
部湾沿岸 、 渤海湾沿岸的第三系沉积的油页岩及
藻煤中均发现葡萄藻化石〔” 含 , , 尤其是苏门 答腊
油田的原油中发现了葡萄藻生物标记化合物葡萄
藻烷 〔 , 」 , 这就更进一步证实了葡萄藻在某些特殊
的环境下具有形成石油的可能性 , 而我国胜利油
田孤东油田原油的形成是比较独特的 〔 ’ J , 它埋深
浅 ,氧化性高 , 贮量又较大 , 这与石油形成的干酪
根降解学说不相吻合 , 而在这些储油层的夹层泥
岩中发现大量的葡萄藻化石 , 说明孤东油田的石
油形成可能和葡萄藻有关。 同时葡萄藻是分布于
淡水水体的种类 ,常常形成水华 , 因此它不仅可以
考虑作为探矿的生物指示物 , 也可以为陆相生油
提供新的证据 。
葡萄藻在自然条件下常能形成水华 , 但人工
培养时其生长缓慢。 据报道目前 B . b。 。 “ 的最低
增代时间为 2 . 3 天。 我们改进了培养基即在 C h u1 3
x 4中加入 。 . 1一 。 . 3 m g ZNI 砰使其生长速度提高了
一倍 ,也即增代时间缩短到 。 . 阳 天 。 这些结果在
国内尚未见报道。 至于氟化钠对葡萄藻生长影响
的机制尚不清楚 , 可能是影响了有关代谢途径的
酶的活性并且在抑制糖酵解的同时相对地增加磷
酸戊糖途径的循环 ,而有利于脂肪酸的形成 〔 ` J。
目前 , 有关葡萄藻的开发利用尚存在一些问
题 ,即 : 葡萄藻水华的成因 ,促进其生长及增加碳
氢化合物形成的适合条件以及葡萄藻与生油的关
系的进一步论证等 。 解决了这些问题不仅可以为
人工大量培养葡萄藻提供依据 , 并可为今后的石
参 考 文 献
〔 1] 何承全 , 1 9 8 1。 北部湾沿岸地区第三纪盘星藻属
和葡萄藻属 , 古生物学报 , 20 ( 2 ) : 1巧一 125 。
〔2 〕 周光甲 、张敦祥、 李经荣 、 陈致林 , 19 8 6。 孤东油
田上第三系地层中的葡萄藻类生油探讨。 胜利
油田地质科学院院刊 , 1” 一 19 0。
[ 3 ] e a s a d e v a l l
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[ 7 ] M o ld o e a n
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