【摘要】：隨著人們對能源需要的不斷增加,具有燃燒率高、污染性小的清潔能源—生物柴油得到了廣泛關(guān)注。而微藻由于其自身的諸多優(yōu)點,特別是能貯存足夠的油脂,因此有很大潛質(zhì)成為生物柴油原料。目前,已有許多有潛力的富油微藻被篩選,并且通過諸多調(diào)控手段(例如,營養(yǎng)元素限制以及環(huán)境因子和營養(yǎng)方式的調(diào)控等)提高了微藻中的油脂含量。目前,山西省現(xiàn)在正處于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整階段,發(fā)展新型可再生能源迫在眉睫,而微藻就是一種不錯的選擇。基于前述研究進展,本研究篩選獲得一株山西本土富油藻株P(guān)arachlorella kessleri TY。然而,有關(guān)該藻種的報道較少,尤其鮮有該藻種油脂方面的相關(guān)研究。因此,本研究以一株采自山西本地的土著微藻為研究對象,旨在探究氮元素限制以及營養(yǎng)方式調(diào)控對其油脂積累的影響,主要研究結(jié)果如下:(1)本研究首先從山西省境內(nèi)的土壤中篩選出一株單細胞綠藻,然后對其進行形態(tài)學觀察和分子系統(tǒng)的鑒定,確定其為凱氏擬小球藻,并命名為Parachlorella kessleri TY。同時,對其脂質(zhì)相關(guān)特性進行了分析。結(jié)果表明,該藻株油脂含量達到33.27%,油脂產(chǎn)率為34.62 mg·L~(-1)d~(-1)。脂質(zhì)組成以棕櫚酸(C16:0)、亞油酸(C18:2)和亞麻酸(C18:3)為主,其C16和C18系總脂肪酸也很高,高達88.15%,并符合生物柴油相關(guān)標準。由此可見,該藻株有非常大的潛質(zhì)可以作為生物柴油的原料。(2)對其進行缺氮培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)缺氮條件下P.kessleri TY的生長速率下降、葉綠體降解、光合活性降低、蛋白質(zhì)合成也下降,但其藻細胞內(nèi)總碳水化合物含量升高,中性脂及總脂的含量都有所提高,且適于作為生物柴油的C16:0、C18:1、C18:2和C18:3含量明顯上升,飽和脂肪酸(saturated fatty acids,SFA)及單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)含量也都有所提高。轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果發(fā)現(xiàn),缺氮條件相比氮正常條件所涉及脂肪酸合成與不飽和脂肪酸合成的關(guān)鍵限速酶相關(guān)基因(accC、fabF、fabH、FAD2、SCD)呈顯著上調(diào),涉及脂肪酸延長與脂肪酸降解的關(guān)鍵限速酶相關(guān)基因(ACAA1、ECHS1、MECR)呈顯著下調(diào)�；谏砩稗D(zhuǎn)錄組學結(jié)果,不難發(fā)現(xiàn),缺氮有益于P.kessleri TY的油脂積累。(3)以葡萄糖為有機碳源,對P.kessleri TY進行了異養(yǎng)和兼養(yǎng)的實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),異養(yǎng)培養(yǎng)的藻株生物量為0.55 g·L~(-1),生物量產(chǎn)率為78.57 mg·L~(-1)d~(-1);兼養(yǎng)條件下,藻株生物量達到了1.53 g·L~(-1),生物量產(chǎn)率提高至218.57 mg·L~(-1)d~(-1)。但是,異養(yǎng)和兼養(yǎng)條件下的色素含量、光合活性以及蛋白質(zhì)含量均顯著低于自養(yǎng),說明添加了葡萄糖的培養(yǎng)基不利于色素與蛋白的合成且會嚴重抑制光合活性。然而,異養(yǎng)和兼養(yǎng)培養(yǎng)卻能積累更多油脂(總脂含量分別為:39.85%和42.92%),尤其是中性脂含量明顯增高。而且,異養(yǎng)和兼養(yǎng)培養(yǎng)里適合作為生物柴油原料的脂肪酸含量均上升,尤其是C18:1的含量顯著增加。此外,相比于兼養(yǎng)培養(yǎng),由于異養(yǎng)培養(yǎng)的生物量較低,導致其總的油脂產(chǎn)率降低。綜合以上結(jié)果,我們認為,兼養(yǎng)條件更有利于P.kessleri TY的油脂積累。(4)缺氮-兼養(yǎng)聯(lián)合培養(yǎng)該產(chǎn)油藻株,以期得到更高的油脂產(chǎn)率。結(jié)果闡明,缺氮-兼養(yǎng)聯(lián)合培養(yǎng)的藻株干重(1.15 g·L~(-1))、生物量產(chǎn)率(164.29 mg·L~(-1)d~(-1))、色素含量和葉綠素熒光均高于缺氮培養(yǎng)且低于兼養(yǎng)培養(yǎng)。但是,其油脂積累能力明顯強于缺氮培養(yǎng)和兼養(yǎng)培養(yǎng)。上述結(jié)果說明,油脂的累計兼具了缺氮培養(yǎng)與兼養(yǎng)培養(yǎng)的共同優(yōu)勢,從而達到較高的積累量。此外,其碳水化合物含量和蛋白質(zhì)含量卻顯著低于其他兩組,表明在缺氮與添加額外碳源的聯(lián)合作用下,會大大削減其蛋白質(zhì)含量,而將大部分新同化的碳源轉(zhuǎn)向油脂,從而有利于油脂的積累,且其油脂含量的增加量遠大于生物量的減少,所以,其油脂產(chǎn)率也較高。脂肪酸組成分析顯示,C16與C18系脂肪酸總和、C16:0、C18:1、SFA與MUFA含量在缺氮-兼養(yǎng)聯(lián)合培養(yǎng)里也很高。因此,缺氮-兼養(yǎng)聯(lián)合培養(yǎng)可以極大程度地提高油脂的積累。綜上所述,對P.kessleri TY進行缺氮及兼養(yǎng)條件下的聯(lián)合培養(yǎng),可以最大程度地提高其油脂產(chǎn)率,并能得到相對含量較高的可用于生物柴油制備的脂肪酸。
【圖文】：

圖 1 太原地區(qū)研究區(qū)域圖（太原，山西，，中國）（填充紅色圓形）Figure 1 The map of study area in Taiyuan (TY, Shanxi, China) (filledred circle)的形態(tài)學觀察

每組實驗設(shè)置三個重復，所有被測數(shù)值都用平均標準MInc，Chicago，IL，美國）中的單因素方差分析結(jié)合法）進行顯著性分析，當 P < 0.05 表示在統(tǒng)計學上具有析征分析微觀察微鏡下，該分離的藻株具有以下特征：單細胞，黃綠色，球m。葉綠體周生，不規(guī)則片狀，占據(jù)大部分細胞外圍，一胞中看到。藻株成熟后，母細胞分裂產(chǎn)生 2 個或 4 個似釋放的孢子有的相鄰發(fā)育并形成不定群體。根據(jù)其形態(tài)綠球藻中的小球藻類[107]（圖 2.1）。
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q949.9

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王建春;李娜;;獼猴桃缺氮及氮中毒癥狀[J];北京農(nóng)業(yè);2008年34期

2 王忠民;如何確定作物缺氮、磷、鉀肥[J];河南科技;2001年08期

3 王忠民;如何確定作物缺氮、磷、鉀肥[J];四川農(nóng)業(yè)科技;2001年06期

4 李保衛(wèi);;作物缺氮、磷、鉀肥的癥狀[J];農(nóng)家科技;2002年03期

5 ;如何判斷作物缺氮、磷、鉀肥[J];廣西農(nóng)業(yè)科學;2002年06期

6 劉校麗;劉雪珂;王順領(lǐng);;常見作物缺氮癥狀及防治方法[J];農(nóng)家參謀(種業(yè)大觀);2013年06期

7 葛珍珍;王杰;余曉斌;;分批補料及缺氮培養(yǎng)對小球藻油脂產(chǎn)量的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2012年24期

8 王吉祥;;用科學方法觀察農(nóng)作物缺氮、磷、鉀肥[J];湖北農(nóng)機化;2002年02期

9 王忠民;如何判斷作物缺氮、磷、鉀肥[J];中國果菜;2002年04期

10 葛珍珍;王杰;余曉斌;;分批補料及缺氮培養(yǎng)對小球藻油脂產(chǎn)量的影響(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2012年12期

相關(guān)重要報紙文章 前9條

1 張志強;獼猴桃缺氮的防治措施[N];陜西科技報;2009年

2 王忠民;如何確定作物缺氮、磷、鉀[N];云南科技報;2001年

3 薛志成;如何確定作物缺氮、磷、鉀肥[N];湖北科技報;2006年

4 梁久梅;蔬菜缺氮磷鉀咋辦[N];臨汾日報;2010年

5 劉萬珍;葡萄缺氮磷鉀咋治[N];農(nóng)民日報;2015年

6 方圓;棉花缺氮蕾鈴易脫落[N];江蘇農(nóng)業(yè)科技報;2006年

7 山東省東平縣農(nóng)委 王玉堂;小麥缺氮缺鉀的補救措施[N];農(nóng)民日報;2012年

8 王立華;小麥缺氮缺鉀及時補救[N];農(nóng)民日報;2012年

9 陳倫壽;蔬菜缺乏氮、磷、鉀有哪些典型癥狀[N];中國縣域經(jīng)濟報;2007年

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 高一帆;缺氮和營養(yǎng)方式對Parachlorella kessleri TY油脂積累的影響研究[D];山西大學;2019年

2 武永軍;缺氮復氮處理下玉米幼苗根系的表觀遺傳機制研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2012年

3 趙龍生;紅藻光合作用藻膽體—類囊體膜的超分子結(jié)構(gòu)及其對缺氮的響應(yīng)[D];山東大學;2017年

相關(guān)碩士學位論文 前4條

1 龐曉琴;NdhF1在藍藻缺氮休眠過程中的功能機制研究[D];上海師范大學;2019年

2 張芳芳;一株富含鯊烯的叢粒藻藻株鑒定、烴成分分析及缺氮對烴脂積累影響的初步研究[D];中國海洋大學;2014年

3 張磊;營養(yǎng)和環(huán)境因子對蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa產(chǎn)氫的影響[D];暨南大學;2010年

4 李金洵;血球藻在脅迫條件下葉綠素熒光特性的研究[D];湖北工業(yè)大學;2016年

本文編號：2642797