雨生紅球藻在紅光下的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)鹽消耗特征

王建沅周成旭嚴(yán)小軍駱其君蔣 瑩馬 斌譚應(yīng)宏

(1. 寧波大學(xué)海洋學(xué)院, 寧波 315211; 2. 云南省麗江程海保爾生物開(kāi)發(fā)有限公司, 麗江 674202)

雨生紅球藻在紅光下的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)鹽消耗特征

王建沅1周成旭1嚴(yán)小軍1駱其君1蔣 瑩1馬 斌1譚應(yīng)宏2

(1. 寧波大學(xué)海洋學(xué)院, 寧波 315211; 2. 云南省麗江程海保爾生物開(kāi)發(fā)有限公司, 麗江 674202)

研究了在紅光下雨生紅球藻 Haematcoccus pluvialis的細(xì)胞增殖過(guò)程中, 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化以及氮磷消耗特征, 并且研究了在不同初始氮磷濃度下, 細(xì)胞增殖周期、色素變化以及氮磷消耗速率, 以期為雨生紅球藻的培養(yǎng)工藝提供參考。結(jié)果顯示: (1)在細(xì)胞增殖過(guò)程中, 光合熒光參數(shù)ΦPSⅡ、qP、ETR與細(xì)胞增殖周期一致, 沒(méi)有顯著差異。Fv/Fm、NPQ則隨著細(xì)胞密度的上升而下降, 隨著細(xì)胞密度下降而上升, 且發(fā)生變化的拐點(diǎn)與營(yíng)養(yǎng)鹽脅迫造成細(xì)胞數(shù)量下降的時(shí)間點(diǎn)基本一致。(2)以不同初始氮磷濃度(氮磷比 10︰1, 重量比)的培養(yǎng)液接種細(xì)胞, 較高濃度的氮磷條件(45/4.5—130/13.0 mg/L), 比較低濃度的氮磷條件(15/1.5—20/2.0 mg/L)有利于提高批次培養(yǎng)后的細(xì)胞終產(chǎn)量。但是, 在初始高濃度氮磷下, 接種初期細(xì)胞受到脅迫, 相對(duì)增長(zhǎng)速率小; 氮磷消耗率低, 后期濃度維持高位; 藻細(xì)胞指數(shù)生長(zhǎng)延遲, 培養(yǎng)周期變長(zhǎng)。在紅光下, 最優(yōu)化的氮磷接種濃度為45/4.5 mg/L。研究結(jié)果對(duì)半連續(xù)培養(yǎng)雨生紅球藻的應(yīng)用進(jìn)行了討論。

雨生紅球藻; 細(xì)胞增殖; 氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽; 葉綠素?zé)晒鈪?shù); 紅光

雨生紅球藻Haematcoccus pluvialis能大量積累優(yōu)質(zhì)蝦青素, 是一種高價(jià)值經(jīng)濟(jì)微藻[1]。在培養(yǎng)時(shí),采用綠色細(xì)胞培養(yǎng)和轉(zhuǎn)紅培養(yǎng)兩步法進(jìn)行, 綠色細(xì)胞的高效培養(yǎng)是生產(chǎn)蝦青素的首要環(huán)節(jié)。先提高雨生紅球藻生物量、后進(jìn)行誘導(dǎo)轉(zhuǎn)紅可獲得比一步培養(yǎng)更高產(chǎn)量的蝦青素[2]。雨生紅球藻累積蝦青素的過(guò)程,是細(xì)胞對(duì)各種環(huán)境脅迫非常靈敏的保護(hù)性反應(yīng)。因此,優(yōu)化培養(yǎng)條件和工藝、避免綠色細(xì)胞在低生物量時(shí)進(jìn)入抗脅迫代謝, 是綠色細(xì)胞培養(yǎng)研究的重點(diǎn)。

Tomohisa等[3]研究不同波長(zhǎng)的 LEDs燈對(duì)雨生紅球藻的影響, 發(fā)現(xiàn)紅色 LEDs能促進(jìn)綠色細(xì)胞生長(zhǎng), 而藍(lán)色LEDs能誘導(dǎo)高水平蝦青素的積累。齊安翔[4]發(fā)現(xiàn), 在低強(qiáng)度光照條件下, 紅、藍(lán)光比白光更能有效地促進(jìn)綠色細(xì)胞的生長(zhǎng); 在誘導(dǎo)蝦青素積累時(shí), 白光脅迫處理經(jīng)不同波段光培養(yǎng)后的藻細(xì)胞,結(jié)果顯示, 紅光培養(yǎng)組藻粉產(chǎn)率最高, 藍(lán)光培養(yǎng)組蝦青素產(chǎn)率最高。Satoshi等[5]報(bào)道, 在低光強(qiáng)下, 長(zhǎng)波光可避免綠色細(xì)胞在低生物量時(shí)發(fā)生形態(tài)變化而影響蝦青素終產(chǎn)量的提高。其他研究同樣顯示, 紅光對(duì)雨生紅球藻營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的增殖具有促進(jìn)作用[6,7]。我們的前期研究也顯示出這種促進(jìn)作用, 紅光下氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽消耗快, 實(shí)驗(yàn)組藻細(xì)胞更早地受到脅迫(待發(fā)表結(jié)果)。

目前關(guān)于紅光下雨生紅球藻的生長(zhǎng)狀態(tài)、生理特征及營(yíng)養(yǎng)鹽濃度需求等問(wèn)題尚缺乏深入的研究,使該工藝的應(yīng)用還處于基礎(chǔ)研究階段。本研究針對(duì)紅光下雨生紅球藻綠色細(xì)胞的培養(yǎng)過(guò)程, 分析了細(xì)胞增殖、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽消耗、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及三者之間的變化特征, 以期為雨生紅球藻規(guī)?；B(yǎng)殖的研究及培養(yǎng)工藝的改進(jìn)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 藻種

雨生紅球藻(NMBlud05-011)由寧波大學(xué)微藻種質(zhì)庫(kù)提供。于NMB3#培養(yǎng)基中進(jìn)行增殖預(yù)培養(yǎng), 培養(yǎng)基母液配方如表1所示, 使用時(shí)以1︰1000比例配制新鮮培養(yǎng)液。培養(yǎng)溫度 23 , ℃ 光強(qiáng) 20 μmol/ (m2·s) (D︰L=12h︰12h), 日光燈光源。

表1 NMB3#培養(yǎng)基母液配方Tab. 1 NMB3#medium stock solution

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在紅光下, 一次培養(yǎng)中的細(xì)胞增殖、營(yíng)養(yǎng)鹽消耗及葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化 以紅色濾光膜過(guò)濾日光燈提供紅色給光條件。該濾光膜可完全透過(guò)＞550 nm的光, 濾除＜500 nm的光。

取預(yù)培養(yǎng)至平臺(tái)期的微藻(1.0×105cells/mL)接種于NMB3#培養(yǎng)液中(250 mL錐形瓶, 培養(yǎng)水體體積 200 mL), 3平行。置于溫度為 25 , ℃ 光照強(qiáng)度50 μmol/(m2·s) (D︰L=12h︰12h)的濾光培養(yǎng)室培養(yǎng)。每日搖瓶2—3次, 每天取樣檢測(cè)細(xì)胞密度, 跟蹤葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化。隔天取藻液抽濾, 水樣凍存, 備檢氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽變化。

葉綠素光合熒光參數(shù)以Water-PAM葉綠素?zé)晒鈨x檢測(cè)。

細(xì)胞密度以浮游植物計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)(北京普利特儀器公司)。

水樣的氮磷濃度以Smartchem全自動(dòng)化學(xué)分析儀200分析。水樣低溫避光解凍后檢測(cè)。

在紅光下, 初始氮磷濃度對(duì)細(xì)胞增殖、營(yíng)養(yǎng)鹽消耗、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及色素的影響 取平臺(tái)期綠色細(xì)胞(1.1×105cells/mL), 基于 NMB3#培養(yǎng)基,設(shè)置接種時(shí)藻液氮、磷終濃度: 在相同的氮磷比(10︰1重量比)條件下, 藻液中的氮磷濃度由低到高: N/P=15/1.5 mg/L (Ⅰ)、N/P=20/2.0 mg/L (Ⅱ)、N/P=45/ 4.5 mg/L (Ⅲ)、N/P=85/8.5 mg/L ( )Ⅳ、N/P=130/13.0 mg/L (Ⅴ), 其他營(yíng)養(yǎng)元素相同。培養(yǎng)水體體積200 mL, 各3平行。實(shí)驗(yàn)組起始藻密度約為 5.3×104cells/mL。培養(yǎng)條件同上。

隔天取樣, 跟蹤生物量和氮磷濃度變化。

培養(yǎng)結(jié)束時(shí), 收集全部微藻, 制備凍干藻粉,分析細(xì)胞色素。

細(xì)胞色素的測(cè)定: 參考Kwan和Kim[8]的方法, 測(cè)定凍干藻粉的葉綠素、胡蘿卜素和蝦青素的相對(duì)比值。

細(xì)胞增殖至平臺(tái)前期, 以酶標(biāo)儀測(cè)定光密度表征相對(duì)生物量變化?？紤]培養(yǎng)后期的色素變化及細(xì)胞聚團(tuán)可能造成的影響, 培養(yǎng)結(jié)束時(shí), 以浮游植物計(jì)數(shù)框計(jì)數(shù)測(cè)定生物量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003、SPSS 13.0和origin 7.5分析軟件進(jìn)行分析和制圖。

100%, 其中A676(t1)和A676(t2)分別表示藻液在t1、t2時(shí)于676 nm處的光密度值。

2 結(jié)果

2.1 在紅光下一次培養(yǎng)中的細(xì)胞增殖、營(yíng)養(yǎng)鹽消耗及葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化

如圖 1所示, 平臺(tái)期接種后藻細(xì)胞迅速增殖,無(wú)滯緩期。氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽快速消耗, 與初始濃度(N/P=8.5/0.8 mg/L)相比, 在2d快速增殖后, 氮磷濃度分別下降 52.8%和 48.2%。氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽迅速降低導(dǎo)致細(xì)胞增殖停滯(4thd), 此時(shí)培養(yǎng)液中的氮磷濃度分別為2.81和0.27 mg/L。受氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽脅迫, 藻細(xì)胞逐漸由綠色游動(dòng)細(xì)胞向紅棕色游動(dòng)細(xì)胞轉(zhuǎn)變(8thd)。此后, 氮、磷濃度相對(duì)穩(wěn)定, 分別維持在2.0和0.2 mg/L左右。

圖1 紅光下雨生紅球藻的細(xì)胞增殖及培養(yǎng)液中氮磷變化Fig. 1 The growth of Haematcoccus pluvialis and the change of nitrogen (N) and phosphorus (P) concentration in the medium in a batch culture under red light

檢測(cè)增殖全程的葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、NPQ、ΦPSⅡ、qP、ETR)變化發(fā)現(xiàn)(圖2), ΦPSⅡ、ETR和qP與細(xì)胞增殖變化趨勢(shì)一致: 快速增殖時(shí)相應(yīng)上升, 平臺(tái)期最大, 隨藻體因受營(yíng)養(yǎng)鹽脅迫停止分裂衰亡時(shí),又呈下降趨勢(shì)。而Fv/Fm和NPQ與藻細(xì)胞增殖過(guò)程呈現(xiàn)互逆現(xiàn)象, 在細(xì)胞快速增殖時(shí)均呈下降趨勢(shì), 從平臺(tái)期向衰敗期轉(zhuǎn)化過(guò)程中又逐漸上升, 中間出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn), 此時(shí)培養(yǎng)液中的N、P濃度為2.81和0.27 mg/L。

圖2 紅光下雨生紅球藻一次培養(yǎng)過(guò)程中的葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化Fig. 2 The change of chlorophyll fluorescence parameters of Haematcoccus pluvialis in batch culture under red light

2.2 在紅光下, 初始氮磷濃度對(duì)細(xì)胞增殖、營(yíng)養(yǎng)鹽消耗、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及色素的影響

細(xì)胞增殖 在相同初始接種密度下, 不同濃度的氮磷影響藻細(xì)胞的增殖狀態(tài), 使培養(yǎng)過(guò)程出現(xiàn)差異。圖3顯示, 5個(gè)實(shí)驗(yàn)組的藻細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)大致可分成三組, 低氮磷濃度的Ⅰ、Ⅱ組, 以及較高濃度的(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)組。Ⅰ組和Ⅱ組接種后即快速增殖, 8d到達(dá)平臺(tái)期, 前 4d的倍增速率明顯大于后 4d (圖4)。較高濃度的Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ三組, 初期遲滯期相對(duì)于Ⅰ、Ⅱ組延長(zhǎng), 而Ⅲ組的初期增長(zhǎng)速率大于Ⅳ和Ⅴ組。前 4天隨濃度的升高, 細(xì)胞倍增速率下降; 6d后進(jìn)入快速增殖期, 細(xì)胞的增殖速率明顯增大(圖4)。 三個(gè)較高氮磷接種濃度的實(shí)驗(yàn)組能夠達(dá)到相對(duì)于Ⅰ、Ⅱ組更高的生物量, 但三組的最大生物量之間沒(méi)有顯著差異(P＞0.05)(圖5)。

圖3 不同初始氮磷濃度下雨生紅球藻的細(xì)胞增殖Fig. 3 The growth of Haematcoccus pluvialis under different initial concentration of nitrogen (N) and phosphorus (P)

氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽變化 如圖 6所示, 細(xì)胞增殖過(guò)程與氮磷消耗密切相關(guān)。較低氮磷濃度Ⅰ、Ⅱ兩組中, 初期細(xì)胞增殖迅速, 氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽消耗率高;后期生長(zhǎng)受脅迫, 氮磷消耗變緩。Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ組的細(xì)胞初期增殖受到抑制, 營(yíng)養(yǎng)鹽消耗率低, 尤其是第Ⅴ組, 0—4d氮、磷的消耗顯著滯緩, 僅為初始濃度的3.7%和4.2%, 遠(yuǎn)低于其余各組, Ⅲ組細(xì)胞的氮磷消耗高于Ⅳ和Ⅴ組。培養(yǎng)結(jié)束時(shí), Ⅳ、Ⅴ兩組的氮磷濃度仍維持在較高水平, 分別為42.54/5.37 mg/L和98.39/8.44 mg/L, 藻液外觀呈綠色, 而其余各組均不同程度地轉(zhuǎn)變成紅色。

圖4 不同氮磷濃度組中雨生紅球藻倍增速率的變化Fig. 4 The multiplication rate of Haematcoccus pluvialis under different concentration of nitrogen (N) and phosphorus (P)

圖5 不同氮磷起始濃度下雨生紅球藻達(dá)到的最大生物量Fig. 5 The maximum biomass of Haematcoccus pluvialis under different initial concentration of nitrogen (N) and phosphorus (P)

進(jìn)一步分析氮磷消耗量比值發(fā)現(xiàn)(圖 7, 氮磷消耗量比值是相對(duì)于前一時(shí)間點(diǎn)氮磷濃度減少量的比值: N(Tt-1–Tt)/P(Tt-1–Tt)), 氮磷消耗量比值在各實(shí)驗(yàn)組的細(xì)胞分裂增殖過(guò)程中均呈下降趨勢(shì)。Ⅰ-Ⅳ組的特征顯示, 隨著氮磷起始濃度增高, 其下降的斜率增大。最高濃度Ⅴ組的氮磷消耗量比值變化特征與其余四組相異, 前6天呈上升趨勢(shì), 之后下降。前6天處于細(xì)胞增殖受抑的滯緩期, 第 6天后細(xì)胞快速增殖, 此時(shí)氮磷消耗量比值下降。

細(xì)胞色素 在培養(yǎng)結(jié)束時(shí), 對(duì)細(xì)胞色素的分析結(jié)果顯示(圖 8),Ⅰ、Ⅱ兩組已處于營(yíng)養(yǎng)鹽顯著脅迫狀態(tài), 胡蘿卜素的相對(duì)含量高, 蝦青素明顯增加,藻液外觀呈紅色。Ⅲ組受到的脅迫程度低于Ⅰ、Ⅱ兩組, 藻液外觀呈紅棕色。Ⅳ-Ⅴ組的營(yíng)養(yǎng)鹽脅迫程度低(培養(yǎng)液中殘余的氮磷濃度仍較高), 胡蘿卜素和蝦青素的相對(duì)含量低。Ⅳ和Ⅴ兩實(shí)驗(yàn)組的細(xì)胞色素含量沒(méi)有顯著差異(P＞0.05), 藻液外觀仍呈綠色。

圖7 不同氮磷接種濃度下, 培養(yǎng)過(guò)程中的氮磷元素消耗量比值變化趨勢(shì)Fig. 7 The variation of the ratio of absorbed nitrogen and phosphorus in medium during the cultivation of different initial concentration of nitrogen and phosphorus

3 討論

光照條件和營(yíng)養(yǎng)鹽濃度是影響雨生紅球藻增殖和蝦青素積累的關(guān)鍵因素。已有多次報(bào)道長(zhǎng)波長(zhǎng)的光有利于綠色細(xì)胞的增殖, 并且影響轉(zhuǎn)紅培養(yǎng)后的蝦青素產(chǎn)量[4,5]。因此, 研究紅光下的藻生理特征變化是優(yōu)化生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)。

葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)具有快速、靈敏、對(duì)細(xì)胞無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn), 實(shí)時(shí)反映環(huán)境脅迫對(duì)光合生理產(chǎn)生的影響, 已廣泛應(yīng)用于微藻的脅迫生理研究[9]。Dewez等[10]討論了將葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化作為藻類受脅迫“biomarker”的可行性。本研究發(fā)現(xiàn), 紅光下雨生紅球藻的Fv/Fm和NPQ在綠色細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中呈先降后升的趨勢(shì), 與細(xì)胞增殖周期及營(yíng)養(yǎng)鹽消耗有顯著相關(guān)性, 并出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn), 從而指示藻細(xì)胞的培養(yǎng)狀態(tài)。NPQ是由于光合膜兩側(cè)的質(zhì)子梯度和形成的膜高能態(tài)引起的, 與ATP的形成和光合膜的狀態(tài)有關(guān)。在紅球藻細(xì)胞增殖至平臺(tái)期時(shí), NPQ下降說(shuō)明紅球藻的卡爾文循環(huán)活躍, 能量利用率高;隨著藻細(xì)胞逐漸受脅迫作用, NPQ變大, 表明紅球藻的卡爾文循環(huán)受抑制程度逐漸加大, PSⅡ的潛在熱耗散能力增強(qiáng), 從而起到保護(hù)光合器官的作用,是紅球藻響應(yīng)外界環(huán)境脅迫的一種生理機(jī)制[11]。Fv/Fm后期上升可能是此時(shí)的營(yíng)養(yǎng)脅迫已引起細(xì)胞累積部分蝦青素與胡蘿卜素, 葉綠素的相對(duì)含量減少, 而初始熒光Fo的大小與葉綠素濃度有關(guān), 葉綠素的減少導(dǎo)致Fo變小, Fv變大(Fv=Fm–Fo), 使Fv/Fm變大[12,13]。因此, 有可能利用葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化來(lái)指示雨生紅球藻培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)生的營(yíng)養(yǎng)鹽脅迫, 為半連續(xù)培養(yǎng)中營(yíng)養(yǎng)鹽的更新時(shí)機(jī)提供參考。在深入的研究中, 還需要分析葉綠素?zé)晒鈪?shù)的拐點(diǎn)指示在怎樣的培養(yǎng)條件中成立、細(xì)胞各光合色素的定量變化是否與葉綠素?zé)晒鈪?shù)指示的結(jié)果具有實(shí)時(shí)一致性等問(wèn)題。

圖8 不同氮、磷起始濃度下培養(yǎng)的雨生紅球藻的色素含量相對(duì)比值

氮磷濃度和比值是影響微藻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的重要因素, 且同時(shí)影響代謝產(chǎn)物的含量和組成。氮磷濃度過(guò)低不能滿足微藻的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)從而影響生物量的提高, 并可造成藻細(xì)胞低密度時(shí)即受脅迫過(guò)早紅化[14];氮磷濃度過(guò)高同樣會(huì)對(duì)雨生紅球藻的細(xì)胞增殖產(chǎn)生抑制作用, 對(duì)生產(chǎn)的連續(xù)性帶來(lái)不確定因素, 且不利于第二步轉(zhuǎn)紅培養(yǎng)的進(jìn)行[15]。García-Malea等[16]研究發(fā)現(xiàn), 當(dāng)NO3–-N濃度超過(guò)28 mg/L時(shí), 隨氮濃度的升高平臺(tái)期的最大生物量變化不大, 當(dāng)濃度超過(guò)60 mg/L時(shí), 無(wú)論光照強(qiáng)度如何改變, 大部分藻細(xì)胞群體將以綠色細(xì)胞狀態(tài)存在而不積累蝦青素。Borowitzka等[17]曾報(bào)道, 雨生紅球藻在KNO3濃度為0.01 g/L培養(yǎng)基中培養(yǎng)10d即能完全轉(zhuǎn)化成紅色胞囊, 但在KNO3濃度為0.1 g/L培養(yǎng)時(shí), 一個(gè)月后僅生成小部分紅色胞囊。在本研究中, 雨生紅球藻在紅光下培養(yǎng), 當(dāng)KNO3濃度為 0.07—0.15 g/L時(shí),藻細(xì)胞一周左右完全轉(zhuǎn)紅; 當(dāng)濃度為 0.32 g/L時(shí),藻細(xì)胞培養(yǎng)至 12d轉(zhuǎn)為紅棕色; 而當(dāng)濃度大于0.61 g/L時(shí), 很少有藻細(xì)胞轉(zhuǎn)為紅色胞囊。造成各研究結(jié)果的絕對(duì)濃度有差異的主要原因在于培養(yǎng)條件的不同。因此在實(shí)際生產(chǎn)中, 相對(duì)不同藻株以及不同工藝能力, 需要有針對(duì)性的綜合參數(shù)指標(biāo)。但所有結(jié)果顯示相同的特征: 在適宜低的氮磷添加濃度下, 營(yíng)養(yǎng)鹽消耗迅速, 接種后增殖速率高, 縮短紅球藻達(dá)到最大生物量的生長(zhǎng)周期; 較高濃度的氮磷則相對(duì)延長(zhǎng)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)周期, 而高濃度的氮磷會(huì)抑制藻細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)紅。

半連續(xù)培養(yǎng)在一定程度上能夠克服批次培養(yǎng)的不利因素。但營(yíng)養(yǎng)鹽的添加劑量及添加時(shí)機(jī)是優(yōu)化半連續(xù)工藝的關(guān)鍵因素, 本研究的結(jié)果顯示, 在培養(yǎng)過(guò)程中跟蹤檢測(cè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和NPQ的變化, 可能指示雨生紅球藻綠色細(xì)胞培養(yǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)鹽變化脅迫; 當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽脅迫發(fā)生時(shí), 藻類進(jìn)入平臺(tái)期, 適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)鹽添加劑量則是優(yōu)化生長(zhǎng)過(guò)程的關(guān)鍵。本研究顯示, 在紅光下培養(yǎng)時(shí), 當(dāng)藻細(xì)胞起始密度約為 5×104(cells/mL)時(shí), 初始氮磷濃度為45/4.5 mg/L 左右最優(yōu)。在兩步法培養(yǎng)雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的工藝中, 紅色光照有利于綠色細(xì)胞的培養(yǎng), 進(jìn)一步研究尚需要就光強(qiáng)及光暗比等條件的影響進(jìn)行深入研究。

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THE CHARACTERISTICS OF GROWTH AND NUTRIENT CONSUMPTION OF HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS UNDER RED LIGHT

WANG Jian-Yuan1, ZHOU Cheng-Xu1, YAN Xiao-Jun1, LUO Qi-Jun1, JIANG Ying1, MA Bin1and TAN Ying-Hong2
(1. School of Marine Sciences, Ningbo University, Ningbo 315211, China; 2. Chenghai Bao’er Biotechnology Inc., Lijiang 674202, China)

It has been proposed that Haematococcus pluvialis grow better under red light than PAR. In the present study, the characteristics of chlorophyll fluorescence parameters and nutrient requirements during population growth under red light were analyzed. The results showed that chlorophyll fluorescence parameters ΦPS II, qP and ETR had the same variation trend along with the population growth phase. Fv/Fmand NPQ decreased with the increased cell numbers, and then increased at the late growth stage when the cell density decreased. The turning point of Fv/Fmand NPQ is practically consistent with the cell stress condition caused by nutrient depletion stress. High concentrations of the nutrients nitrogen (N) and phosphorus (P) such as 85/8.5 mg/L and 130/13.0 mg/L enhanced the biomas at early stage, and then inhibited cell growth at the longer retarded phase before entering exponential growth phase that Nutrient consumption was also reduced. These results suggested that the optimum of N/P concentration for H. pluvialis cultured under red light was 45/4.5 mg/L. The potential application of the results in semi-continuous culture of H. pluvialis has been discussed.

Haematococcus pluvialis; Cell growth; Nitrogen and phosphorus; Chlorophyll fluorescence parameters; Red light

Q178.1+1

A

1000-3207(2014)06-1135-08

10.7541/2014.165

2013-11-08;

2014-05-22

教育部博士點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域課題(20133305130001); 浙江省重大科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“海洋生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”2011R10029; 浙江省重點(diǎn)基金(Z3100565)資助

王建沅(1990—), 女, 浙江上虞人; 碩士; 主要從事微藻生物技術(shù)研究。E-mail: 731726876@qq.com

嚴(yán)小軍, E-mail: yanxiaojun@nbu.edu.cn