微藻叶绿素荧光动力学参数F_v/F_m周期性波动规律研究

微藻叶绿素荧光动力学参数F_v/F_m周期性波动规律研究

论文摘要

微藻具有生长速率快,光合效率高等优势,在食品、医药、新材料和能源等领域具有广泛的应用和开发前景。温度和光照强度变化会使微藻生长状况发生改变,而叶绿素荧光动力学参数作为指示光合作用变化的内在探针,可对其做出灵敏反应。本论文以湛江等鞭金藻(WT)Isochrysis zhangjiangensis及其耐热诱变株I.zhangjiangensis IM130005(IM)、亚心型四爿藻Tetraselmis subcordiformis及两种常见微藻微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)和杜氏盐藻(Dunaliella salina)为研究对象,以自主开发的Algal Station系统为平台,通过连续监测最大量子转化效率(F_v/F_m),考察温度对金藻生长和生物质积累的影响,并初步探索耐热诱变株的耐热机制;分析亚心型四爿藻的叶绿素荧光变化规律,及光照强度对其细胞生长和生物质积累的影响;探索不同微藻在相同光周期下叶绿素荧光周期性变化规律。湛江等鞭金藻的耐热株F_v/F_m对高温胁迫的响应:模拟大连户外夏季反应器中温度变化,实时监测湛江等鞭金藻细胞密度(OD)和F_v/F_m的变化,并与脂肪酸含量变化相对照。F_v/F_m和OD变化均表明IM耐温上限较WT提升约4℃,在44℃时F_v/F_m依然保持在0.7左右,无明显下降;伴随着温度以1/20 min速率从25℃升高到40℃,IM的总脂肪酸含量在5小时内从干重的12.05%增加到14.46%,其中中性脂含量(NL)增加170.06%,推测IM通过加快TAG的积累减轻高温的能量胁迫。而WT无该变化。亚心型四爿藻F_v/F_m对不同光强响应及生长和生理生化组成的相关性:设定7种不同光照强度,以14/10(光照/黑暗)周期连续培养亚心型四爿藻,实时监测其OD和F_v/F_m变化,并分析生物质积累及光能利用率变化规律。整体上,亚心形四爿藻的F_v/F_m均呈现先升后降的变化趋势,且黑暗阶段高于光照阶段;在低光强(<750μmol/m~2/s)下,F_v/F_m维持较好状态,光能利用率均达到10%;中高光强(750,1000,1500,2000μmol/m~2/s)下,其F_v/F_m和光能利用率会随光强升高而降低,但仍能正常生长,光能利用率相较于低光强分别下降23.39%,43.69%,49.65%,58.78%;亚心形四爿藻脂肪酸产量在中低光强(≤750μmol/m~2/s)下,随光强升高而上升,可达125 mg/L/48h;高光强下脂肪酸产量在140 mg/L/48h左右,结合脂肪酸产量与光能输入量,确定光强750μmol/m~2/s作为最佳培养光强。常见微藻常规培养条件下F_v/F_m的周期性变化:以14/10(光照/黑暗)周期连续培养四种常见微藻(湛江等鞭金藻、亚心型四爿藻、杜氏盐藻、微拟球藻),实时监测其F_v/F_m变化。在14/10光暗周期培养下,四种微藻的F_v/F_m阈值具有显著不同,且每种藻具有其独特的F_v/F_m周期性变化规律。这种规律可为微藻大规模可控培养提供理论依据。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 微藻简介
  •     1.1.1 微藻
  •     1.1.2 微藻生物质应用
  •     1.1.3 微藻生物质能源
  •     1.1.4 湛江等鞭金藻
  •     1.1.5 亚心型四爿藻
  •   1.2 微藻可控培养
  •     1.2.1 微藻培养方法
  •       1.2.1.1 批次培养模式
  •       1.2.1.2 连续培养模式
  •       1.2.1.3 半连续培养模式
  •     1.2.2 微藻生长影响因素
  •       1.2.2.1 营养因子
  •       1.2.2.2 环境因素
  •     1.2.3 微藻培养过程参数监测
  •     1.2.4 微藻培养过程控制策略
  •     1.2.5 叶绿素荧光
  •       1.2.5.1 叶绿素荧光概述
  •       1.2.5.2 叶绿素荧光参数
  •     1.2.6 微藻培养自控系统
  •   1.3 论文目标与研究思路
  • 第二章 精准温度控制培养条件下湛江等鞭金藻的耐热性研究
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验材料
  •     2.2.1 藻种及培养基
  •     2.2.2 实验仪器
  •   2.3 实验方法
  •     2.3.1 微藻培养自控系统使用
  •     2.3.2 湛江等鞭金藻的培养
  •       2.3.2.1 种子培养
  •       2.3.2.2 连续升温实验
  •       2.3.2.3 藻细胞密度测定
  •       2.3.2.4 叶绿素荧光参数测定
  •     2.3.3 脂肪酸测定
  •       2.3.3.1 总脂肪酸含量测定
  •       2.3.3.2 脂质提取,分离与分析
  •   2.4 实验结果与分析
  •     2.4.1 逐步升温条件对WT与IM生长状况的影响
  •       2.4.1.1 WT与IM在不同温度下的细胞密度及叶绿素荧光差异
  •     2.4.2 WT与IM在不同温度下的生化组成研究
  •       2.4.2.1 WT与IM在不同温度下的脂肪酸分析
  •       2.4.2.2 WT与IM在不同温度下的脂质分析
  •   2.5 讨论
  •   2.6 本章小结
  • v/Fm以及生长与生理生化组成的响应'>第三章 精准光强控制培养条件下亚心型四爿藻Fv/Fm以及生长与生理生化组成的响应
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验材料
  •     3.2.1 实验藻种
  •     3.2.2 培养基
  •   3.3 实验方法
  •     3.3.1 亚心型四爿藻培养
  •       3.3.1.1 种子培养
  •       3.3.1.2 14/10光暗周期培养
  •       3.3.1.3 不同光照强度培养
  •     3.3.2 藻细胞密度测定
  •     3.3.3 叶绿素荧光测定
  •     3.3.4 干重测定
  •     3.3.5 光能利用率计算
  •     3.3.6 脂肪酸测定
  •   3.4 实验结果与讨论
  •     3.4.1 亚心型四爿藻生长状况
  •     3.4.2 亚心型四爿藻光能利用率
  •       3.4.2.1 亚心型四爿藻在不同光照下干重变化
  •       3.4.2.2 亚心型四爿藻在不同光照下光能利用率
  •     3.4.3 亚心型四爿藻生化组成分析
  •       3.4.3.1 脂肪酸组成分析
  •   3.5 本章小结
  • v/Fm的周期性变化'>第四章 常见微藻常规培养条件下Fv/Fm的周期性变化
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验材料
  •     4.2.1 实验藻种
  •     4.2.2 培养基
  •       4.2.2.1 微拟球藻培养基
  •       4.2.2.2 杜氏盐藻培养基
  •       4.2.2.3 湛江等鞭金藻培养基
  •       4.2.2.4 亚心型四爿藻培养基
  •   4.3 实验方法
  •   4.4 实验结果与讨论
  •   4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 苑广泽

    导师: 田晶,曹旭鹏

    关键词: 湛江等鞭金藻,亚心型四爿藻,叶绿素荧光参数,脂肪酸,可控培养

    来源: 大连工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 大连工业大学

    分类号: Q945.11

    DOI: 10.26992/d.cnki.gdlqc.2019.000115

    总页数: 60

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