筒柱藻生长和油脂积累条件的初步研究

摘要

本文以6株底栖硅藻筒柱藻(Cylindrotheca sp.MACC/B156、Cylindrotheca sp.MACC/B164、Cylindrotheca sp.MACC/B169、Cylindrotheca sp.MACC/B192、Cylindrothecasp.MACC/B200和Cylindrotheca sp.MACC/B209)为实验材料,研究了在25±1℃、光照25001x、盐度30±1、f/2培养基的条件下细胞密度、叶绿素荧光特性、叶绿素含量、总脂含量及脂肪酸组成的不同,以上述参数为参考依据结合实际要求的需要从中筛选出2株较为理想的筒柱藻B169和筒柱藻B192。并以所筛选出的此2株筒柱藻为实验材料,在不同的生长条件下(培养基、盐度、氮浓度、磷浓度、硅浓度)进行培养,每天定时测定细胞密度及叶绿素荧光参数(Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPSII、rETR和qP);在培养结束时测定叶绿素含量、总脂含量及脂肪酸的组成。根据上述参数从中筛选是适合的培养条件,为筒柱藻的开发提供依据。
　　研究结果表明:
　　8f处理组的筒柱藻B169和筒柱藻B192在培养结束时细胞密度均显著高于其他处理组,而f/4处理组上述两株筒柱藻的细胞密度显著低于其他处理组。在8f培养基下,第3～9d,筒柱藻B169和筒柱藻B192的Fv/Fm和Fv/Fo的值均高于其他处理组。营养盐为f/4～8f时,筒柱藻B169的叶绿素含量在2f培养基下最高,但与4f培养基差异不显著;筒柱藻B192的叶绿素含量在4f培养基下最高。筒柱藻B169和筒柱藻B192的最高总脂含量分别出现在f培养基和f/4培养基。不同培养基下筒柱藻B169和筒柱藻B192的C20:4n-6(花生四烯酸)和C20:5n-3(EPA),在筒柱藻中的含量均较高。
　　筒柱藻B169和筒柱藻B192均在盐度为20时在培养结束时细胞密度的增加倍数最多。在整个培养周期,上述两株筒柱藻均在盐度为50和70处理组的Fv/Fm和Fv/Fo较高。筒柱藻B169在盐度为5时ΦPSII和rETR的值显著高于其他处理组。此2株筒柱藻的叶绿素含量均在盐度为20时最高,总脂含量则均在盐度为10时最高。筒柱藻B169的C20:5n-3以及多不饱和脂肪酸总含量均在盐度为50时达到最高值,C20:4n-6的含量在盐度为5的处理组最高且与盐度为50的处理组差异不显著;筒柱藻B192在盐度为30时C20:4n-6含量最高,为总脂肪酸的12.97％且与盐度为50的处理组差异不显著,该藻的C20:5n-3在盐度为90时含量最高为总脂肪酸的15.06％。
　　筒柱藻B169和筒柱藻B192的细胞密度均在N3处理组增加最多。整个培养周期,筒柱藻B169的N6处理组的Fv/Fm和Fv/Fo均持续稳定在较高水平上。筒柱藻B192的荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo均以N2和N6处理组较高。筒柱藻B169的C20:4n-6和C20:5n-3含量均在N4和N6处理组达到最高值。筒柱藻B192的N6处理组的叶绿素含量最高。筒柱藻B169的叶绿素含量和总脂含量均在处理组最高,但其总脂含量N4与N5处理组差异不显著。氮浓度对筒柱藻B192总脂含量的影响较小。筒柱藻B192的C20:4n-6以及多不饱和脂肪酸总含量均随着氮浓度的增加而增加:C20:4n-6和C20:5n-3含量均在N6和N5处理组达到最高值。
　　筒柱藻B169和筒柱藻B192均为P6处理组细胞密度增加的最多,缺磷时细胞密度最低。筒柱藻B169的P5处理组的ΦPSII和rETR的值均显著高于其他处理组。筒柱藻B169和B192的叶绿素含量均在P5浓度时达到最大值。筒柱藻B169的总脂含量在P5处理组最高,筒柱藻B192的总脂含量在P3处理组最高。筒柱藻B169的C20:4n-6和C20:5n-3分别在P7和P4处理组达到最高值,最高含量分别可达总脂肪酸的11.92％和8.26％;筒柱藻B192的C20:4n-6和C20:5n-3以及多不饱和脂肪酸总含量均随着磷浓度的增加先增加后降低,最高值分别为总脂肪酸含量的17.14％、14.52％及43.25％。
　　筒柱藻B169,在硅浓度较低时细胞密度显著低于硅浓度较高时的细胞密度。筒柱藻B192在第4～9d,Si4处理组的细胞密度显著高于其他处理组;高硅(Si6)浓度下细胞密度最低。筒柱藻B169在第1～9d,Si6处理组的Fv/Fm和Fv/Fo均显著低于其他处理组;第1～7d,Si5、Si6处理组的荧光参数ΦPSII和rETR均显著低于其他处理组。筒柱藻B169的Sil处理组的叶绿素含量最低;而B192的Si6处理组的叶绿素含量最低。筒柱藻B169和B192的总脂含量均以Sil处理组的最高,而Si6处理组的总脂含量最低。筒柱藻B169和B192的C16:3n-4、C20:4n-6、C20:5n-3以及多不饱和脂肪酸总含量均随着硅浓度的增加而增加,且在Si4和Si5处理组上述脂肪酸含量达到最高值。
　　依据上述参数来检验生物化学方法和叶绿素荧光技术在筒柱藻开发中应用的可行性,并以此探讨各种生长条件对筒柱藻总脂累计的影响,为生物柴油的开发及进一步大规模生产性培养提供依据。