氮含量对微藻生长的作用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇氮含量对微藻生长的作用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
随着全球经济和社会发展，油脂与人类的关系越来越密切，无论是作为生物柴油的原料还是加工成为保健食品，油脂起相当重要作用。目前，油脂的主要来源仍然是植物及动物总脂，已经不能完全满足人们食用、工业等生活中的各种需求［1］，因此寻找一种成本低、来源广以及成分好的油脂原料成为亟待解决的问题。微藻油脂属于单细胞油脂，其主要组分是甘油和总脂酸［2］，是由微藻通过光合作用合成。微藻还具有环境适应能力强、生长周期短、生物产量高和不占用农业用地［3］等特点，因此，微藻油脂越来越受到国内外学者的广泛关注。有文献报道，氮缺乏会导致微藻油脂的积累［4］。在氮为限制因素时，蛋白核小球藻（Chlorella pyre－noidosa）油脂含量增加［5］，隐甲藻（Crypthecodiniumcohnii）的油脂和二十二碳六烯酸的含量也较高［6］。究其原因，可能为氮源充足时，细胞生长旺盛，蛋白质、脂类和核酸等生物活性物质均正常合成，因此相对总脂酸含量较低；当氮源缺乏时，蛋白质和核酸等含氮化合物的合成受到限制，氮元素较少的脂类贮存物仍能继续合成，造成细胞干质量中油脂的含量增加［7］。笔者以球等鞭金藻（Isochrysis galbana）、米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）、三角褐指藻（Phaeo－dactylum tricormutum）、海 水 小 球 藻 （Chlorellasaccharophila）、绿色巴夫藻（Pavlova viridis）和衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）为供试材料，研究其生长及总脂对氮含量变化的响应，旨在为低成本提高微藻油脂含量提供理论依据，为进一步进行基于生物柴油制备的高产油脂微藻筛选奠定基础。
1 材料与方法
1．1 材料
试验用球等鞭金藻、米氏凯伦藻、三角褐指藻、海水小球藻、绿色巴夫藻、衣藻藻种均由淮海工学院海洋学院藻类实验室保存。海水培养液采用f／2营养液，衣藻采用BG－11培养液；微藻培养所用海水采自连云港高公岛海域（盐度约31．00～32．00）涨潮时，醋酸纤维薄膜过滤，121 ℃、20min灭菌待用；淡水采用蒸馏水，灭菌要求同海水，试验所用的试剂均为分析纯。
1．2 方法
1．2．1 微藻培养方法
藻种在f／2培养液中进行培养，达到指数生长期便可作为藻种进行接种。微藻静止培养，海水藻采用f／2培养液，在无菌条件下将50mL处于对数期的藻种接种于装有200mL f／2培养液的500mL的锥形瓶中，光照度为3000lx，光照周期12h∶12h，不通气培养，每日定时摇动3次，23℃下培养［8］。衣藻采用BG－11培养液，其他条件同海水藻培养。
1．2．2 微藻生长测定
以正常培养液NaNO3的含量为100％，在其他成分含量不变的条件下改变NaNO3含量设置浓度。f／2培养液中的氮含量（m／V）设置为100％、80％、60％、40％及20％5个梯度组，BG－11培养液设置方法同f／2培养液。分别培养6种微藻，采用吸光度法定时对其生长进行测定。吸光度的测定：以接种时刻为初始时间，第4d开始测定，每日取出5mL藻液。以蒸馏水为空白对照，分别在不同波长下测定每种藻（球等鞭金藻450nm，米氏凯伦藻500nm，三角褐指藻260nm，海水小球藻680nm，绿色巴夫藻450nm，衣藻645nm）OD值。
1．2．3 微藻总脂含量测定
f／2培养液与BG－11培养液中的氮含量设置梯度同上，分别培养6种微藻。对数期末收集藻体，5000r／min，离心5min，冷冻干燥后－20 ℃保存，以索氏抽提法测定微藻总脂含量。
2 结果与分析
2．1 微藻生长对氮含量变化的响应
2．1．1 球等鞭金藻
氮含量为80％、60％及40％组，球等鞭金藻的生长量均超过100％组，其中80％试验组，微藻长势良好，到第10d，生长量超过100％组67％；60％组在第8～9d出现一个生长高峰，后急剧下降；40％试组第4～7d变化无几，第7d开始，生长量增加很快，培养至第9d达到最高；20％试验组生长情况低于100％组（图1）。图1 氮含量变化对球等鞭金藻生长的影响
2．1．2 米氏凯伦藻
米氏凯伦藻氮含量为80％组，生长量在第10d达到最高，超出其他试验组约60％。其中第5～6d出现第一个生长高峰，后急剧下降，原因有待探讨。之后在第9d出现第二个高峰，第10d达最高。生长过程波动性大，稳定性差；其他各试验组变化不大，生长量均未超过100％组（图2）。
2．1．3 三角褐指藻
三角褐指藻随培养时间的延长，各试验组生长平稳，波动性小；各组在第4～5d、第6～7d出现2个生长高峰；60％、80％组生长量自第7d始均超出100％试验组，但超出量不大（图3）。
2．1．4 海水小球藻
海水小球藻在不同氮含量条件下生长曲线见图4。各试验组生长平稳，波动性小，在第5～7d出现生长高峰。100％组生长最好，其次是60％组，100％组生长量从开始至第10d始终高于其他试验组（图4）。
2．1．5 绿色巴夫藻
绿色巴夫藻对不同氮含量响应明显，各试验组在第4～5d均出现生长高峰，100％组自第8d，进入又一个生长高峰期。40％组自第5d后开始下降，至第10d，只有100％组的16％，生长情况较差。其次为20％组，至第10d，为100％组的61％（图5）。2．1．6 衣藻在不同氮含量条件下，衣藻生长波动较大，尤其40％组变化很大，自第4～7d维持高速生长，到第8d生长量开始急剧下降，第9d生长量是最大值的65％，后趋于平稳。60％和80％组生长量均超过100％组，80％组生长最好（图6）。
2．2 微藻总脂含量对氮含量变化的响应
试验证实，供试的6种微藻总脂含量对氮含量的变化均有不同程度的响应，球等鞭金藻氮含量60％组总脂含量最高，达细胞干质量的67．78％；三角褐指藻氮含量80％组总脂含量最高，达细胞干质量的80．77％；米氏凯伦藻氮含量80％组总脂含量最高，达细胞干质量的51．85％；海水小球藻氮含量80％组总脂含量最高，达细胞干质量的65．38％；绿色巴夫藻氮含量60％组总脂含量最高，达细胞干质量的73．68％；衣藻氮含量80％组总脂含量最高，达细胞干质量的39．13％（图7）。
3 讨论
氮是植物必须营养元素之一，水中氮浓度状况直接影响着微藻的生长繁殖和胞内总脂的积累。微藻在一定的胁迫条件下可以促进脂类的合成和积累，但是这样的环境条往往也会抑制藻细胞的生长，导致生物量降低。在微藻脂类生产中，藻类生长和含脂高的最适条件经常是相冲突的。为缓解这一矛盾，本试验参考陈贞奋等［9］方法，改变氮含量，适当降低氮源，相对增加碳源，形成培养微藻提高总脂产量的模式。
本试验供试的6种微藻生长及总脂含量对不同氮含量均有一定程度的响应，在生长特性方面，绿色巴夫藻、米氏凯伦藻、球等鞭金藻响应明显，绿色巴夫藻氮含量40％组到第10d，只有100％组的16％，20％和60％试验组，到第10d，是100％组的61％，而且波动性大；米氏凯伦藻氮含量80％组，生长量在第10d达到最高值，超出其 他试验 组 约60％；球等鞭金藻在改变氮含量后，各试验组的生长量均超过100％组，尤其是氮含量80％组，第10d生长量超过100％组67％；三角褐指藻、海水小球藻、衣藻响应程度小于其他微藻，在降低氮含量条件下，生长量与氮含量100％组相比变化不大。在总脂积累方面，供试的6种微藻总脂含量对不同氮含量均有响应，其中三角褐指藻氮含量80％组总脂含量最高，超过80％，达细胞干质量的80．77％，是100％组的2．5倍；绿色巴夫藻氮含量60％组，达细胞干质量的73．68％，是100％组的3．4倍；其他4种微藻在降低氮含量后，总脂积累也有一定程度的增加；这些变化可能是各种海洋微藻对不同氮的利用倾向和利用能力不同引起的。也就是说，微藻对氮的转化率不同，可能会影响到微藻吸收碳氮的比值。可能是酶功能的差异造成了各种微藻利用氮（或磷）的能力差异。试验结果也支持了藻类对氮盐喜好和利用能力存在差异的观点［10］。温度和光照度的变化对微藻的生化组分有一定影响，本试验未涉及，相关研究有待进一步深入探讨。
虽然绿色巴夫藻氮含量为60％时，总脂含量达细胞干质量的73．68％，但在此条件下微藻本身生长不好，生长量小，限制了应用。三角褐指藻在氮含量为80％时总脂含量最高，超过80％，而且本试验证实，此条件同样适合微藻本身生长，故在生物柴油制备方向极具开发前景。