工业生产和人类活动释放的大量CO2 是造成全球性气候变暖的主要诱因.气候变暖往往伴随着极端恶劣天气的发生,对人类的生活、财产和基础设施构成严重威胁.为了减轻由此产生的负面影响和应对全球变暖,各国纷纷设定了碳达峰和碳减排目标,并致力于对CO2 进行固定和资源化利用.海洋等鞭金藻(Isochrysis galbana)具有生长速度快和固碳效率高的特点,集成废/污水处理和生物固碳,转化合成蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种高值生物活性物质的等鞭金藻固碳技术,被认为是最有前途的碳捕获和资源高值化利用的技术之一.本文首先介绍和比较了常用的CO2 捕获技术的优缺点,强调基于等鞭金藻的碳捕获技术的适用范围和固碳效率的优势.其次阐明了海洋等鞭金藻光合固碳机制及其与卡尔文循环、三羧酸循环等代谢通路的联系;探讨光和CO2 对微藻固碳能力和胞内碳流分布的影响,探究培养条件、光生物反应器、基因工程/合成生物学技术改造藻株等影响等鞭金藻固碳效率的因素.最后,概述了等鞭金藻光合固碳与岩藻黄素、多不饱和脂肪酸、蛋白质等高值生物活性物质合成的关系,为精深加工、开发高值化等鞭金藻提供理论和实践依据,推动等鞭金藻固碳技术的发展和应用,协同推进节能减排,为助力实现"双碳"目标提供一条经济可行的新策略.

本实验探究白光(400～700 nm)、红光(620～650 nm)和绿光(500～580 nm)对等鞭金藻(Isochrysis sp.ISO-FJ)的生长和生物活性产物积累的协同影响,以期摸索适宜的光质同时提高其生物活性产物.实验结果表明,等鞭金藻细胞在白光条件下具有最大的生物量.在生物活性产物合成方面,与白光和红光相比,采用绿光培养的等鞭金藻细胞更有利于岩藻黄素、胞外多糖和多不饱和脂肪酸的联产合成.这些结果可表明,等鞭金藻的生长和活性产物合成是受不同光质的调节,为今后定向调控等鞭金藻生长和活性产物合成提供实践依据和理论指导.

为探究光合细菌对桡足类生长和生殖的影响,研究不同微藻饵料对安氏伪镖水蚤(Pseudodiaptomus an-nandalei)发育和繁殖的影响,结果显示,不同种类的饵料微藻对安氏伪镖水蚤的发育和繁殖影响效果显著(P<0.05),投喂湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)时,水蚤的发育最快,存活率最高,总产幼体数最高.在湛江等鞭金藻饵料中添加不同浓度光合细菌,结果显示,在投喂等量微藻的条件下,当添加的光合细菌浓度达到 1 mgC/L时,其无节幼体和桡足幼体的发育时间分别缩短 20%和 14.5%,个体存活率提高 21.7%,总产幼体提高 20.4%.而当添加菌浓度为 2 mgC/L时会显著抑制其发育和繁殖.结果表明,在微藻饵料中添加适量光合细菌有利于安氏伪镖水蚤的发育和繁殖.

文章分析了仙女湖及入湖河流浮游植物群落结构和功能类群的时空分布特征, 探讨了影响其时空分布规律的关键环境因子.调查期间共鉴定表层水体中浮游植物82种(属), 包括蓝藻15种(属), 绿藻33种(属), 硅藻23种(属), 甲藻3种(属), 裸藻5种(属), 隐藻2种(属), 金藻1种(属).各季节平均密度和生物量分别在7.95×106—2.19×109cells/L和10.52—792.91 mg/L变化.群落功能类群的结果表明, 冬、春河流生境中具硅质结构的无鞭毛个体浮游植物(硅藻门)占据主导地位(Ⅵ功能群), 而湖区生境中具鞭毛、中等到大型的单细胞或群体浮游植物(如隐藻和甲藻)具有明显优势(Ⅴ功能群); 而夏秋季节不同生境中虽然Ⅵ型浮游植物数量仍然相对较高, 但是具伪空胞的、较大表面积/体积比的丝状个体浮游植物(Ⅲ型)以及具胶质鞘、小的表面积/体积比的群体类的浮游植物(如蓝藻, Ⅶ功能群)在某些河流和湖泊生境中的比重有显著增长.功能类群与环境因子的相关分析表明: 冬、春季Ⅴ与Ⅵ功能群浮游植物生物量主要受到总氮和总磷水平影响; 而夏、秋季节Ⅲ与Ⅶ功能群浮游植物受到水温、浊度、总氮和总磷水平的多重影响.

湛江等鞭金藻是中国的经济藻类,含有多不饱和脂肪酸,是具有大规模生产多不饱和脂肪酸潜力的藻种.为了找到适合湛江等鞭金藻扩大培养的条件,本研究针对培养基中的氮源及其浓度、氮磷比设计一个三因素五水平的正交实验L25(56),找到最适氮源及其浓度为尿素75 mg/L,最适氮磷比为15:1.另外设计光照强度不同的3组实验,以探讨最适光照强度,实验结果表明湛江等鞭金藻在光照强度为4 028 Lx时有较大的生长速率.通过结合半连续培养模式和分批补料培养模式的优点,自主设计半连续分批补料培养模式,结果表明此培养模式在促进湛江等鞭金藻生长过程中表现出明显的优势.光生物反应器的培养结果说明优化条件适用于湛江等鞭金藻的扩大培养,希望能对湛江等鞭金藻的工业化生产提供一个有利的理论基础.

[目的]研究安徽某铁矿不同矿山废水库中微生物群落结构特征及其影响因素.[方法]对比分析了该铁矿3个大型废水库的地球化学特征,并用高通量测序技术研究了水体中微生物群落组成,进而用统计学方法解析了环境因子对微生物群落结构的影响.[结果]3个废水库中有2个为酸性,1个为中性,理化性质有明显的差异.近年形成的塌方采场废水库(TF) pH仅为2.55±0.01,Fe浓度高达154.95±0.78 mg/L,SO42-浓度为3374.86±3.81 mg/L;形成于20世纪70年代的排土场废水库(PT)酸性略弱(pH 2.9±0.02),Fe浓度(34.57±4.00 mg/L)与TF相比明显降低,SO42-浓度则高达10398.98±626.70 mg/L;东沙采场废水库(DS)则为中性(pH 7.55),但SO42-仍高达4162.99 mg/L,主要的金属离子为Mg(594.90 mg/L)、Ca (650.10 mg/L).3个废水库的原核生物多样性随pH的升高而升高.两个酸性废水库的原核生物组成较为接近,但TF的化能自养菌含量较高(69.54％±2.89％),PT的化能异养菌含量较高(64.45％± 13.81％).自养铁氧化菌Ferrovum在TF中的比例高达(64.17±1.84)％,在PT中则下降为(35.39±13.74)％.但PT中含有丰富的化能异养嗜酸菌如Acidicapsa(15.75％±3.99％)、Acidiphilium(10.65％±2.05％)、Acidisphaera (6.34％±1.02％)等.DS中虽然也含有较高的金属离子和SO42-,但其中的原核生物组成与TF和PT截然不同,主要为Limnohabitans (18.47％)、Rhodobacter (8.42％)等.3个废水库的真核生物群落主要由藻类组成,酸水库TF和PT中主要为棕鞭藻属(Ochromonas)和胶球藻属(Coccomyxa),棕鞭藻属在TF中(53.65％±2.02％)占优势,胶球藻属在PT中(68.84±10.4％)占优势,中性废水库DS中则主要是小环藻属(Cyclotella)(49.85％).经统计学分析,pH是影响矿山废水微生物多样性和群落组成的主要环境因素.

湛江等边金藻作为多种海洋经济动物的开口饲料,因此对其高密度养殖方法的研究尤为重要.为了探究湛江等边金藻高密度养殖的方法,本研究通过细胞密度、细胞大小、细胞干重以及叶绿素含量4项指标的测定,分析了酸碱度、盐度对湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangsis生长的影响.结果 表明,在酸碱度为7.5,盐度为23时,湛江等鞭金藻的细胞密度最大,细胞干重、大小及叶绿素含量最大,且生长速率最快,指数生长期长.本研究为实现湛江等鞭金藻简易条件下高密度培养,解决海洋经济动物幼体基础饵料缺乏的问题提供理论依据.

马勒姆杯棕鞭藻(Poterioochromonas malhamensis)是典型的混合营养型单细胞鞭毛藻,因个体微小且形态多变,该鞭毛藻的正确鉴定十分困难,且至今针对该物种一直没有详细全面的形态描述.从小球藻的大规模培养中分离出一株捕食性鞭毛藻P.malhamensis CMBB008,利用荧光染色、扫描和透射电镜等方法,对其形态学特征进行了详尽的描述,并获取该物种的SSU rDNA和rbcL基因序列用于探讨该物种的系统发育地位.文章在前人形态描述的基础上,详细记录了囊壳和叶绿体的形态:囊壳柄长18.3-47.5 μm,杯体宽8.5-11.3 μm,深6.3-10.7 μm;叶绿体1-2个,为中间桥接的二裂片状.文章还结合光镜和电镜观察首次报道了该物种的硅质胞囊,发现其具有独特的三层领状结构和顶端孔塞结构,并揭示了其主要细胞器的超微结构及重要代谢产物,如油滴和金藻昆布多糖液泡等.通过不同种株间的比较研究发现,作为Poterioochromonas属重要形态特征的囊壳和叶绿体,由于形态变异性高,不适合用于P.malhamensis的鉴定,而胞囊形态很可能作为Poterioochromonas种间区分的重要形态特征.分子系统发育分析显示Poterioochromonas所有株系聚为一大支,表明该属是单系类群.P.malhamensis CMBB008位于模式株P.malhamensis SAG933-1a所在的大分支内.Poterioochromonas支系可分为P.malhamensis和P.stipitata两个姊妹群,P.malhamensis支系可进一步分为两个姊妹支,其中CCMP3181可能并不是P.malhamensis.研究补充和完善了P.malhamensis的形态和分子数据,并从形态学和分子系统发育学角度为Poterioochromonas属的分类研究提供重要的参考信息.

研究以球等鞭金藻(Isochrysis galbana)为研究对象, 分析在不同浓度氟苯尼考暴露下, 球等鞭金藻的生长、叶绿素、类胡萝卜素和脂肪酸含量的变化.结果表明, 氟苯尼考对球等鞭金藻的生长呈"低促高抑"作用,其72h-EC50为17.12 mg/L;随着暴露浓度(≥1 mg/L)增加,细胞内叶绿素含量显著下降,光合作用受到抑制,而类胡萝卜素含量显著上升.脂肪酸和类胡萝卜素共同参与藻细胞的防御机制, 氟苯尼考(＜ 1 mg/L)暴露引起细胞内总脂肪酸含量显著降低.研究探究了水产养殖环境中抗生素残留的生态风险, 为水产养殖过程中抗生素的科学合理使用提供了理论依据.

随着微藻在水产养殖业、生物能源、保健品制造等领域的广泛应用,对人工培养的微藻进行实时生物量测定的需求不断增长.由于在微藻的完整生长周期中色素成分在不断变化,传统的分光光度法这一无损监测手段会产生较大误差.本研究从微藻光谱组成进行分析,指出单波段模型其局限性产生的机制,并采用以分光光度法为基础的导数模型对叶绿素a进行估算.该模型不受样品所处生长周期的影响,只需一个样品就能获得模型参数.利用该模型对叉鞭金藻(Dicrateria sp.)、等鞭金藻(Isochrysis sp.)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)全生长周期的叶绿素a含量进行测定,拟合度(R2)分别达到0.984、0.992、0.966.该算法简单快速,精确度高,非常适用于微藻培养进入平台期或衰退期的评估和判断,可为在线监测的仪器设备的研制提供新思路.