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Effects of physical and chemical factors on the growth and neutral lipid content of Nitzschia palea

理化因子对谷皮菱形藻细胞密度及中性脂含量的影响



全 文 :第 35 卷第 10 期
2015年 5月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.10
May,2015
http: / / www.ecologica.cn
收稿日期:2013鄄06鄄21; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄05鄄30
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: xiesl@ sxu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201306211754
班剑娇, 冯佳, 王志强, 谢树莲.理化因子对谷皮菱形藻细胞密度及中性脂含量的影响.生态学报,2015,35(10):3349鄄3356.
Ban J J, Feng J, Wang Z Q, Xie S L.Effects of physical and chemical factors on the growth and neutral lipid content of Nitzschia palea.Acta Ecologica
Sinica,2015,35(10):3349鄄3356.
理化因子对谷皮菱形藻细胞密度及中性脂含量的影响
班剑娇, 冯摇 佳, 王志强, 谢树莲*
山西大学生命科学学院, 太原摇 030006
摘要:以高脂微藻谷皮菱形藻(Nitzschia palea NY025)为实验材料,探讨了利用光密度法和尼罗红荧光染色法测定细胞生长和细
胞中性脂含量的可行性,进而研究了温度、光强及培养基中 N、P、Si含量对藻细胞生长和中性脂积累的影响。 结果表明:(1)谷
皮菱形藻在 675nm处存在最大吸收峰,细胞密度与 OD675之间存在良好的线性关系,利用光密度法和尼罗红荧光染色法表征谷
皮菱形藻生物量和中性脂含量操作简单,适用于高通量样品的测定;(2)谷皮菱形藻在 20益,光强 160 滋mol m-2s-1时生长最快,
在 20益,光强 200 滋mol m-2s-1时,有利于中性脂积累;(3)培养基中 N、P、Si浓度分别为 80、120、100 mg / L时,有利于谷皮菱形藻
细胞生长,其中,N元素影响最大,其次是 P、Si,且 N、P、Si三因子以及交互作用 N伊P 与 P伊Si 对藻株生长作用均为显著。 培养
基中 N、P、Si浓度分别为 80、120、50 mg / L时,利于中性脂积累,其中,N元素影响最大,其次是 Si、P,且因子 N、Si及交互作用 N
伊P、N伊Si作用均为显著;(4)可采用两步培养法,先使谷皮菱形藻细胞大量增殖,而后适当改变培养条件,以增加脂质合成。
关键词:谷皮菱形藻; 理化因子; 细胞密度; 中性脂
Effects of physical and chemical factors on the growth and neutral lipid content of
Nitzschia palea
BAN Jianjiao, FENG Jia, WANG Zhiqiang, XIE Shulian*
School of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Abstract: An algal strain, Nitzschia palea NY025, was chosen as experimental materials for its high鄄lipid content. The
feasibility of optical density method used for cell growth determination was investigated first. Then Nile red fluorescence was
used for determining the relative neutral lipid contents because neutral lipid content was a key standard of choosing algae in
biodiesel production. Furthermore, the effects of temperature, light intensity, nitrogen, phosphorus and silicon on the cell
growth and neutral lipid contents of N. palea were investigated. The results showed that: (1) The maximum absorption of
N. palea existed at 675nm, and the absorption showed a good linear relationship with cell density. Therefore, the growth of
N. palea could be obtained by measuring OD675 . Optical density method and Nile red fluorescence possessed advantage of
simple operation, so they were suitable for high鄄throughput sample analysis. (2) The optimum temperature was 20益 for
increasing the cell density and neutral lipid content of N. palea. The finest light intensity for the growth of N. palea was 160
滋mol m-2 s-1, while the best light intensity for neutral lipid accumulation was 200 滋mol m-2 s-1 . It is suggested that
increasing light intensity appropriately might increase neutral lipid contents in algal cells. ( 3 ) Under the optimum
temperature and light intensity, the orthogonal experiments of nitrogen, phosphorus and silicon were designed to research
into their effects on the growth and neutral lipid contents of N. palea. The influence of nitrogen on the growth of N. palea
was the most significant, then the factor phosphorus and the last one was factor silicon. The growth of N. palea was
influenced significantly by factors nitrogen, phosphorus, silicon and interaction factors nitrogen with phosphorus, nitrogen
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with silicon. The optimum growth rate was obtained when the content of nitrogen, phosphorus and silicon were 80 mg / L,
120 mg / L and 100 mg / L, respectively. The influence of factor nitrogen on neutral lipid accumulation was the most
significant, next was factor silicon and the last one was factor phosphorus. Neutral lipids accumulation was influenced
significantly by factors nitrogen, silicon and interaction factors nitrogen with phosphorus, nitrogen with silicon. The
maximum neutral lipid accumulation was obtained when the concentration of nitrogen, phosphorus and silicon were 80 mg /
L, 120 mg / L and 50 mg / L, respectively. (4) In conclusion, the lipid synthesis can be improved by two鄄step method. First
the cell density of N. Palea was increased, and after gathering plenty of cells the culture conditions changed to increase
neutral lipid contents.
Key Words: Nitzschia palea; physical and chemical factors; cells density; neutral lipid
随着人类社会不断发展,对能源的需求量越来越大,已导致石油等化石能源紧缺,能源危机问题突显。 寻
求洁净的可再生能源成为目前的一个重要研究领域。 生物柴油作为石油的替代品具有巨大的应用潜力,已引
起了广泛关注[1鄄3]。
利用微藻资源生产生物柴油具有多方面的优点,如光合效率高,生长速度快,培养周期短,不需要占用大
量耕地,而且细胞结构简单,通过生物技术手段易于改造,油脂组成符合生物柴油生产的要求等。 因此,微藻
也被认为是最有潜力的生物柴油生产原料[4]。
目前,关于微藻的选育已有一些报道[5鄄7]。 谷皮菱形藻(Nitzschia palea)隶属于硅藻门(Bacillariophyta),
菱形藻科(Nitzschiaceae),广泛分布于江河湖海等各种水体中,为广盐性藻种[8],是一种在水产养殖方面极具
经济价值的种类[9]。 作者在前期研究中已发现该种具有生长速度快、油脂产率高的特点,是一种较理想的高
脂藻种[10]。
硅藻内部的理化成分与其生长的环境相关[11鄄12],温度、光强、pH、培养基成分等的改变都会影响细胞内部
脂质含量与组成。 利用各种培养条件的优化,可以实现藻细胞内部油脂含量的提升。 本文以作者前期筛选的
一株高脂谷皮菱形藻为研究对象,进行了温度、光强和培养基中 N源、P 源、Si源的用量对该藻生长量及中性
脂积累量的逐级优化,以期为开发微藻生物柴油种质资源提供依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 实验材料及培养
谷皮菱形藻(Nitzschia palea NY025),分离自山西省汾河上游,为作者前期筛选到的具产油潜力藻株。 将
实验材料接种至 D1培养基进行扩大培养,至对数期时进行后续实验。 正交实验中,通过在 D1 培养基中添加
相应量的 N源、P 源、Si源对该藻株进行优化培养。
1.2摇 实验方法
1.2.1摇 OD值与细胞密度线性关系的确立
开启紫外可见分光光度计进行联机操作。 取谷皮菱形藻藻液,以 D1 培养基为对照,进行最大吸收峰的
波长扫描,得到最大吸收波长为 675nm。 选取同一时期不同浓度的藻液,使用血球计数板计数,测定不同浓度
藻液 OD675值,以 OD675为纵坐标,细胞浓度为横坐标,生成相关性曲线,并建立细胞密度与 OD675之间的回归
方程。
1.2.2摇 培养温度的选择
设置 5个温度梯度,即 15,18,20,22,25益,考察不同温度对谷皮菱形藻生长及中性脂积累的影响。 取生
长至对数期的藻液,接种至含 D1培养基的 20 mL试管中,初始接种 OD675 = 0.07依0.01,置于不同温度的微电
脑光照培养箱(SPX鄄250B鄄G型,上海博讯)中静置培养,光强为 120 滋mol m-2s-1,光暗比 12h 颐12h,每日摇动数
次。 每个测定设 3个重复。
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生长量测定方法:自接种日起,取 240滋L藻液加入透明的 96孔酶标板中,使用酶标仪检测藻液在 OD675处
的吸光值;中性脂含量测定方法[13鄄14]:取 240滋L藻液加入黑色 96 孔酶标板中,加入 1滋L 尼罗红染液,混匀后
37益黑暗孵育 10min,使用酶标仪检测 598nm激发光,543nm散发光处的荧光强度,扣除未接藻的培养基染色
后的荧光强度。 绘制谷皮菱形藻生长及中性脂积累变化曲线,并通过比较相对吸光值及荧光值增长量得到最
佳培养温度。 之后在该温度下,进行下一步光照强度的优化。
相对吸光值增长量=(OD675 8-OD675 1) / 7
式中,OD675 8为培养第 8天时藻液吸光值,OD675 1为接种时藻液吸光值。
荧光值增长量=(L8-L1) / 7
式中,L8为培养第 8天时藻液荧光值,L1为接种时藻液荧光值。
1.2.3摇 光照强度的选择
摇 摇 设置 3 个光强梯度,120、160、200 滋mol m-2 s-1,考察不同光强对谷皮菱形藻生长及中性脂积累的影
响。 取一定量的藻液,接种至含 D1培养基的 20 mL试管中,初始接种 OD675 = 0.125依0.01,置于不同光强的培
养箱中培养,温度为 20益,每个测定设 3个重复。 生长量与中性脂含量变化测定方法同1.2.2。 选用中性脂积
累量最大时的光强,进行下一步实验。
表 1摇 正交实验因子的水平
Table 1摇 Factors and levels of orthogonal experiment
因素
Factors
N /
(mg / L)
P /
(mg / L)
Si /
(mg / L)
1 120 120 100
2 80 80 75
3 40 40 50
1.2.4摇 N、P、Si三因素正交实验
N 源、 P 源、 Si 源分别选用 NaNO3、 K2 HPO4 与
KH2PO4、Na2SiO3·9H2O。 根据文献[12鄄13]并基于 D1 培
养基配方,设计 N、P、Si三因素三水平正交实验(表 1)。
实验选用 L27(313)正交设计表(表 2)。 配制 27 组添加
不同含量 N、P、Si的培养液。 取对数期的藻液,离心并
用各组培养基清洗两次,再将离心收集的材料分别接种
于对应的培养基中,每组设 3个平行。 置于光照培养箱中培养,光强为 200 滋mol m-2s-1,温度为 20益。
表 2摇 正交实验结果
Table 2摇 The results of orthogonal experiment
1
N
2
P
3
N伊P
4
N伊P
5
Si
6
N伊Si
7
N伊Si
8
P伊Si 9 10
11
P伊Si 12 13
生长量
Growth
中性脂产量
Neutral鄄lipid
content
1 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 淤 0.116 61.538
2 淤 淤 淤 淤 于 于 于 于 于 于 于 于 于 0.086 85.186
3 淤 淤 淤 淤 盂 盂 盂 盂 盂 盂 盂 盂 盂 0.061 64.131
4 淤 于 于 于 淤 淤 淤 于 于 于 盂 盂 盂 0.100 47.790
5 淤 于 于 于 于 于 于 盂 盂 盂 淤 淤 淤 0.102 53.844
6 淤 于 于 于 盂 盂 盂 淤 淤 淤 于 于 于 0.094 119.277
7 淤 盂 盂 盂 淤 淤 淤 盂 盂 盂 于 于 于 0.091 72.052
8 淤 盂 盂 盂 于 于 于 淤 淤 淤 盂 盂 盂 0.015 17.190
9 淤 盂 盂 盂 盂 盂 盂 于 于 于 淤 淤 淤 0.051 24.735
10 于 淤 于 盂 淤 于 盂 淤 于 盂 淤 于 盂 0.146 84.425
11 于 淤 于 盂 于 盂 淤 于 盂 淤 于 盂 淤 0.100 87.950
12 于 淤 于 盂 盂 淤 于 盂 淤 于 盂 淤 于 0.075 134.370
13 于 于 盂 淤 淤 于 盂 于 盂 淤 盂 淤 于 0.103 51.335
14 于 于 盂 淤 于 盂 淤 盂 淤 于 淤 于 盂 0.113 173.74
15 于 于 盂 淤 盂 淤 于 淤 于 盂 于 盂 淤 0.093 261.252
16 于 盂 淤 于 淤 于 盂 盂 淤 于 于 盂 淤 0.137 62.473
17 于 盂 淤 于 于 盂 淤 淤 于 盂 盂 淤 于 0.127 139.771
1533摇 10期 摇 摇 摇 班剑娇摇 等:理化因子对谷皮菱形藻细胞密度及中性脂含量的影响 摇
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续表
1
N
2
P
3
N伊P
4
N伊P
5
Si
6
N伊Si
7
N伊Si
8
P伊Si 9 10
11
P伊Si 12 13
生长量
Growth
中性脂产量
Neutral鄄lipid
content
18 于 盂 淤 于 盂 淤 于 于 盂 淤 淤 于 盂 0.111 135.556
19 盂 淤 盂 于 淤 盂 于 淤 盂 于 淤 盂 于 0.163 69.395
20 盂 淤 盂 于 于 淤 盂 于 淤 盂 于 淤 盂 0.128 113.843
21 盂 淤 盂 于 盂 于 淤 盂 于 淤 盂 于 淤 0.079 79.15
22 盂 于 淤 盂 淤 盂 于 于 淤 盂 盂 于 淤 -0.001 -15.125
23 盂 于 淤 盂 于 淤 盂 盂 于 淤 淤 盂 于 -0.003 18.821
24 盂 于 淤 盂 盂 于 淤 淤 盂 于 于 淤 盂 -0.002 -1.238
25 盂 盂 盂 淤 淤 盂 于 盂 于 淤 于 淤 盂 -0.003 3.025
26 盂 盂 盂 淤 于 淤 盂 淤 盂 于 盂 于 淤 -0.008 9.711
27 盂 盂 盂 淤 盂 于 淤 于 淤 盂 淤 盂 于 -0.005 13.220
T1 0.080 0.106 0.070 0.062 0.095 0.078 0.080 0.083 0.088 移2.069 移1967.416
T2 0.112 0.067 0.067 0.116 0.073 0.073 0.071 0.075 0.080
T3 0.039 0.057 0.093 0.052 0.062 0.078 0.079 0.072 0.061
t1 60.633 86.667 61.233 80.344 48.544 94.989 74.889 84.589 70.589
t2 125.656 78.856 61.511 91.233 77.789 49.511 82.744 60.489 89.311
t3 32.311 53.078 95.856 47.022 92.278 74.100 60.978 73.511 58.700
RT 0.073 0.049 0.026 0.063 0.033 0.005 0.009 0.010 0.027
Rt 93.344 33.589 34.622 44.211 43.733 45.478 21.767 24.100 30.611
摇 摇 R: 极差;T: 生长量均值;t: 中性脂产量均值
测定藻株在不同培养条件下的吸光值与荧光值增长量,绘制相应曲线。 吸光值增长量 = (OD675 10 -
OD675 1),OD675 10为培养第 10天时藻液吸光值,OD675 1为接种时藻液吸光值,荧光值增长量 = (L10-L1),L8为培
养第 10天时藻液荧光值,L1为接种时藻液荧光值。 参照相关文献[15]对结果进行方差分析,得出谷皮菱形藻
生长及中性脂积累的最优 N、P、Si水平组合。
2摇 研究结果
2.1摇 OD值与细胞密度的线性关系
谷皮菱形藻藻液的波长扫描显示(图 1),在 675nm处存在最大吸收峰。 且在 60s 内,谷皮菱形藻沉降不
明显(图 2),短时间内不影响吸光值的测定。 谷皮菱形藻的细胞密度与光密度 OD675之间,存在良好的线性关
系(图 3),相应的回归方程为 OD675 = 0.10179C-0郾 00247,线性相关系数为 R2 = 0.99782。 因此可通过测定
OD675来间接表示细胞密度,进而表征藻株生长状况。
图 1摇 谷皮菱形藻的光谱扫描图
Fig.1摇 Spectrum of Nitzschia pale
图 2摇 OD675随时间的变化曲线
Fig.2摇 Absorbance curves change with time
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图 3摇 吸光度与细胞密度的标准曲线
Fig.3摇 Standard curve of absorbance with cell density
2.2摇 不同温度下谷皮菱形藻生长量及中性脂含量
图 4 显示了不同温度下,谷皮菱形藻的生长情况。
可以看出谷皮菱形藻在各个温度条件下均能生长,但生
长速度有一定差异。 5个温度梯度下的吸光值增长量,
可以看出藻株的生长量先上升后下降,在 20益时达到
最大。
图 4显示了不同温度下,谷皮菱形藻的荧光值变化
情况。 可以看出荧光值含量变化不大。 5 个温度梯度
下的荧光值增长量,结果显示,藻株中性脂含量先升高
后下降,在 20益下中性脂产量最大。
图 4摇 温度对谷皮菱形藻生长及中性脂含量的影响
Fig.4摇 Effects of temperature on growth and neutral lipid content of Nitzschia palea
2.3摇 不同光照强度下谷皮菱形藻生长量及中性脂含量
图 5显示了在 120、160、200 滋mol m-2s-1光强下,谷皮菱形藻的生长情况。 可以看出谷皮菱形藻在不同光
强下的生长趋势相似,生长速度差异不大。 3 个光强梯度下的吸光值增长量,可以看出藻株在 160 滋mol m-2
s-1时生长量达到最大。
图 5显示了不同光强下,谷皮菱形藻的荧光值变化情况。 可以看出荧光值含量随着时间的延长而增加。
3个光强梯度下的荧光值增加量,结果显示,在 200 滋mol m-2s-1时中性脂产量最大。
2.4摇 培养基 N、P、Si正交实验结果
由正交实验结果(表 2)可以看出,对于藻株吸光值增长量来说,极差 RN>RP>RSi,即 N含量对藻株生长影
响最大,其次为 P,最后是 Si,对于 T 值来说,N2P 1Si1最大,因此最佳组合为 N2P 1Si1,即 N、P、Si 浓度分别为
80、120 、100 mg / L时,谷皮菱形藻生长量最大。 而对于藻株荧光值增长量来说,极差值 RN>RSi>RP,即 N对中
性脂积累影响最大,Si次之,P 影响最小,根据 t值可知,N2P 1Si3最大,因此最佳组合为 N2P 1Si3,即当培养基中
N、P、Si浓度分别为 80、120、50 mg / L时,谷皮菱形藻的中性脂积累最多。
3533摇 10期 摇 摇 摇 班剑娇摇 等:理化因子对谷皮菱形藻细胞密度及中性脂含量的影响 摇
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图 5摇 光照强度对谷皮菱形藻生长及中性脂含量的影响
Fig.5摇 Effects of light intensity on growth and neutral lipid content of Nitzschia palea
根据正交实验结果,进行了方差分析,N、P、Si对谷皮菱形藻生长影响的方差分析如表 3 所示。 由结果可
知,FN、FP、FSi、FN伊P、 FP伊Si均大于 F琢,因此 N、P、Si 三因子以及交互作用下 N伊P 与 P伊Si 作用均为显著,因子
N伊Si作用不显著。 各因素的最优水平为 N2P 1Si1,此时谷皮菱形藻生长量达到最大。 表 4 中的结果显示了
N、P、Si对谷皮菱形藻中性脂产量影响的方差分析,FN、FSi、FN伊P、 FN伊Si均大于 F琢,因此因子 N、Si 及交互作用
下 N伊P、N伊Si的作用均为显著,因子 P 与 P伊Si作用不显著,N2P 1Si3的均值最大,为最有利于中性脂积累的水
平组合。
表 3摇 正交实验对谷皮菱形藻生长影响的方差分析
Table 3摇 ANOVA of orthogonal experiment for effects of N, P, Si on the growth of Nitzschia palea
变差来源
Sources
变差平方和
Sum of squares
自由度
df
均方差
Mean square F
显著性
Significance
N 0.240960 2 0.012048 58.664839 *
P 0.012028 2 0.006014 29.283816 *
Si 0.004981 2 0.002491 12.127845 *
N伊P 0.245868 4 0.006147 29.929803 *
N伊Si 0.000537 4 0.00013 0.654281473
P伊Si 0.003993 4 0.00100 4.861309 *
误差 Deviation 0.001643 8 0.00021
总和 Total 0.510013 26
摇 摇 * 表示影响显著
3摇 讨论
谷皮菱形藻最大吸收峰的波长为 675nm,藻液细胞密度不同,其色素含量也不同,因而吸光值也有差
异[16]。 由研究结果可知,细胞密度与光密度 OD675之间,存在良好的线性关系,因此利用光密度法代替细胞计
数来表征谷皮菱形藻生物量是可行的,且该方法操作步骤简单,数据准确,有利于高通量样品的计数。 本文使
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用尼罗红荧光染色法来间接表示细胞中性脂的含量,无需对样品进行干燥、破碎,操作简单,尤其适用于高通
量样品的测定,需要注意的是操作应在较暗环境下进行,以防荧光淬灭。
表 4摇 N、P、Si对谷皮菱形藻中性脂产量影响的方差分析
Table 4摇 ANOVA of orthogonal experiment for effects of N, P, Si on neutral lipid accumulation of Nitzschia palea
变差来源
Sources
变差平方和
Sum of squares
自由度
df
均方差
Mean square F
显著性
Significance
N 41225.35282 2 20612.67641 22.93498285 *
P 5559.425059 2 2779.712529 3.092886043
Si 8930.73186 2 4465.36593 4.968451887 *
N伊P 16686.11851 4 4171.529627 4.641510813 *
N伊Si 11517.68442 4 2879.421105 3.203828185 *
P伊Si 6904.427822 4 1726.106956 1.920577058
误差 Deviation 7189.951368 8 898.743921
总和 Total 98013.69186 26
摇 摇 * 表示影响显著
培养温度的变化对藻细胞生长与脂质积累都有较大的影响。 本文研究结果显示在温度为 20益时,最有
利于谷皮菱形藻生长量与中性脂的积累,这与陈书秀等[17]的研究结果是一致的。 Renaud[18]也报道过,在
20益时最适于小新月菱形藻 Nitzschia closterium 与铲状菱形藻 N. paleacea 的生长与脂质积累,这是由于温度
过高或过低都将影响藻细胞内各种酶的活性,温度最适时,酶活性最高,此时细胞生长与脂质积累达到平衡。
最佳生长和脂质积累温度是 20益,也提示我们,在进行谷皮菱形藻大量培养时,不仅可以采用密闭式光反应
器培养,也有可能在合适的季节进行室外开放式跑道池培养,以降低成本。
本文的研究结果显示,在光强为 160 滋mol m-2s-1时最有利于谷皮菱形藻的生长,而中性脂积累的最佳光
强要高于此值。 早在 1974年 Orcutt就发现,高光强能促进 Nitzschia closerium细胞内甘油三酯的合成[19],其他
学者也有类似报道[20鄄21],可见适当增加光强可以有效促进中性脂的积累。 有报道指出微藻中性脂大量积累
一般发生于稳定期[22],即晚于细胞增殖最快的对数期,这也提示人们在实际应用中可以采用两步培养法,先
在光强 160 滋mol m-2s-1下培养,以使细胞大量增殖,而后再增加光强培养,以使中性脂得到大量合成。
正交实验的分析结果显示,对于藻细胞生长,N 元素影响最大,其次是 P、Si,且 N、P、Si 三因子以及交互
作用 N伊P 与 P伊Si对藻株生长作用均为显著,因此在藻株培养过程中,三因子都应该重点考虑。 N、P、Si浓度
分别为 80、120、100mg / L时,生长最好。 对于中性脂积累,N影响最大,其次是 Si、P,且因子 N、Si 及交互作用
N伊P、N伊Si作用均为显著,因此基于中性脂积累的藻株培养中,N、Si 应优先考虑。 N、P、Si 的含量分别为 80、
120、50 mg / L时,最利于藻细胞中性脂积累。 N缺乏与 Si缺乏在一定程度上可以增大中性脂的积累,可能是
因为氮素的缺乏导致蛋白质合成的减少,从而使代谢途径朝脂肪和碳水化合物方向发展,而 Si的缺乏被认为
是促使某种合成脂质的酶活性增强,导致脂质含量增加[23]。 这也再次提示我们,在采用两步培养时,可以先
以细胞增殖为目的,而后再降低 Si浓度,以增加脂质合成。
4摇 结论
(1)谷皮菱形藻在 675nm时,细胞密度与光密度 OD675之间,存在良好的线性关系,利用光密度法表征谷
皮菱形藻生物量步骤简单,数据准确,有利于高通量样品的计数。 采用尼罗红荧光染色法间接表示细胞中性
脂的含量,无需对样品进行干燥、破碎,操作简单,适用于高通量样品的测定。
(2)谷皮菱形藻在 20益,光强 160 滋mol m-2s-1时生长最快,在 20益,光强 200 滋mol m-2s-1时,最有利于脂
质积累。
(3)培养基中 N、P、Si浓度分别为 80、120、100 mg / L时,有利于谷皮菱形藻细胞生长,其中,N元素影响最
5533摇 10期 摇 摇 摇 班剑娇摇 等:理化因子对谷皮菱形藻细胞密度及中性脂含量的影响 摇
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大,其次是 P、Si,且 N、P、Si三因子以及交互作用 N伊P 与 P伊Si对藻株生长作用均为显著。 培养基中 N、P、Si
浓度分别为 80、120、50 mg / L时,利于中性脂积累,其中,N元素影响最大,其次是 Si、P,且因子 N、Si及交互作
用 N伊P、N伊Si作用均为显著。
(4)可采用两步培养法,先使谷皮菱形藻细胞大量增殖,而后适当改变培养条件,以增加脂质合成。
参考文献(References):
[ 1 ]摇 Wijffels R H, Barbosa M J. An outlook on microalgal biofuels. Science, 2010, 329(5993): 796鄄799.
[ 2 ] 摇 Schenk P M, Thomas鄄Hall S R, Stephens E, Marx U C, Mussgnug J H, Posten C, Kruse O, Hankamer B. Second generation biofuels: high鄄
efficiency microalgae for biodiesel production. Bioenergy Research, 2008, 1(1): 20鄄43.
[ 3 ] 摇 李涛, 李爱芬, 桑敏, 吴洪, 尹顺吉, 张成武. 富油能源微藻的筛选及产油性能评价. 中国生物工程杂志, 2011, 31(4): 98鄄105..
[ 4 ] 摇 Chisti Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances, 2007, 25(3): 294鄄306.
[ 5 ] 摇 Rodolfi L, Chini G Z, Bassi N, Padovani G, Biondi N, Bonini G, Tredici M R. Microalgae for oil: Strain selection, induction of lipid synthesis
and outdoor mass cultivation in a low鄄cost photobioreactor. Biotechnology and Bioengineering, 2009, 102(1): 100鄄112.
[ 6 ] 摇 Miao X L, Wu Q Y. Biodiesel production from heterotrophic microalgal oil. Bioresource Technology, 2006, 97(6): 841鄄846.
[ 7 ] 摇 许瑾, 张成武, 李爱芬, 桑敏, 吴洪, 刘敏胜, 朱振旗. 华南地区淡水产油微藻藻株的分离与筛选. 可再生资源, 2011, 29(1): 67鄄71.
[ 8 ] 摇 刘梅, 张宪孔. 谷皮菱形藻的耐盐适应性. 水生生物学报, 1992, 16(2): 153鄄158.
[ 9 ] 摇 吴国平. 不同氮磷和光照水平对小球藻(Cholorella vulgaris) 和谷皮菱形藻(Nitzchia palea)生长的影响 [D]. 重庆: 西南大学, 2006.
[10] 摇 班剑娇, 冯佳, 谢树莲. 山西地区高脂微藻的分离筛选. 植物科学学报, 2013, 31(4): 415鄄421.
[11] 摇 张桂艳, 温小斌, 梁芳, 欧阳峥嵘, 耿亚红, 梅洪, 李夜光. 重要理化因子对小球藻生长和油脂产量的影. 生态学报, 2011, 31(8):
2076鄄2085.
[12] 摇 丁彦聪, 高群, 刘家尧, 衣艳君, 刘建国, 林伟. 环境因子对小球藻生长的影响及高产油培养条件的优化. 生态学报, 2011, 31(18):
5307鄄5315.
[13] 摇 王金娜, 严小军, 周成旭, 徐继林. 产油微藻的筛选及中性脂动态积累过程的检测. 生物物理学报, 2010, 26(6): 472鄄480.
[14] 摇 Chen W, Zhang C W, Song L R, Sommerfeld M, Hu Q. A high throughput Nile red method for quantitative measurement of neutral lipids in
microalgae. Journal of Microbiological Methods, 2009, 77(1): 41鄄47.
[15] 摇 陆元鸿. 数理统计方法. 上海: 华东理工大学出版社, 2005: 162鄄172.
[16] 摇 沈萍萍, 王朝晖, 齐雨藻, 谢隆处, 王艳. 光密度法测定微藻生物量. 暨南大学学报, 2001, 22(3): 115鄄119.
[17] 摇 陈书秀, 崔翠菊, 王虎, 曹增梅, 李霞, 孙娟. 温度对谷皮菱形藻生长及其理化成分的影响. 生物技术进展, 2012, 2(1): 48鄄51.
[18] 摇 Renaud S M, Zhou H C, Parry D L, Thinh L V, Woo, K C. Effect of temperature on the growth, total lipid content and fatty acid composition of
recently isolated tropical microalgae Isochrysis sp., Nitzschia closterium, Nitzschia paleacea, and commercial species Isochrysis sp. ( clone T.ISO).
Journal of Applied Phycology, 1995, 7(6): 595鄄602.
[19] 摇 Orcutt D M, Patterson G W. Effect of light intensity upon lipid composition of Nitzschia closterium (Cylindrotheca fusiformis) . Lipids, 1974, 9
(12): 1000鄄1003.
[20] 摇 Opute F I. Lipid and fatty鄄acid composition of diatoms. Journal of Experimental Botany, 1974, 25(4): 823鄄835.
[21] 摇 郭兵, 龚阳敏, 万霞, 梁焯, 江木兰. 光强和温度对球等鞭金藻( Isochrysis sphaerica)生长及其脂肪酸的影响. 中国油料作物学报, 2011,
33(3): 295鄄301.
[22] 摇 Zhu C J, Lee Y K, Chao T M. Effects of temperature and growth phase on lipid and biochemical composition of Isochrysis galbana TK1. Journal of
Applied Phycology, 1997, 9(5): 451鄄457.
[23] 摇 Chaffin J D, Mishra S, Kuhaneck R M, Heckathorn S A, Bridgeman T B. Environmental controls on growth and lipid content for the freshwater
diatom, Fragilaria capucina: a candidate for biofuel production. Journal of Applied Phycology, 2012, 24(5): 1045鄄1051.
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