小球藻培养条件的优化
安徽农业科学，Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆＡｎｈｕｉ
Ａｇｎ．Ｓｃｉ．２００９，３７（３４）：１６７６３—１６７６４，１６８３４责任编辑刘月娟责任校对卢瑶
小球藻培养条件的优化
季祥，张智慧，张雪艳，蔡禄＋
（内蒙古科技大学生物工程与技术研究所，内蒙古包头叭４０１０）
摘要［目的］优化小球藻培养条件，以提高小球藻生物量。［方法］在无菌培养条件下，对影响小球藻生长的主要营养因素Ｎａ：ＣＯ。ＮａＮＯ，、ＫＨ：ＰＯ。和ＭｇＳＯ。等进行了单因素和正交试验优化。［结果］微量元素和ｐＨ值对小球藻的生长有非常明显的影响，优化培养基配方为：Ｎａ２ｃ０３０．０２ｓ／Ｌ，ＮａＮ０３２．０ｇ／Ｌ，ＫＨ２ＰＯ。０．０２ｇ／Ｌ，ＭｇＳＯ。０．１ｇ／Ｌ，环境条件为ｐＨ值６．０。［结论］该研究为扩大培养小球藻提
供依据。
关键词小球藻；有机氮：优化中图分类号Ｓ１８８
Ｃｕｌｔｕｒｅｏｆ
文献标识码Ａ文章编号０５１７—６６１ｌ（２００９）３４—１６７６３—０２
ＣＭｏｒｅ／／ａｓｐＰａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＧｒｏｗｔｈＣｏｎｄｉｔｉｏｎ
ＪｌＸｉａｎｇｅｔａｌ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０１４０１０）Ａｂｓｔｒａｃｔ［Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ］ＴｈｅｇｒｏｗｔｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆＣｈｌｏｒｅＵａｓｐｐｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｉｔｓｂｉｏｍａｓｓ．［Ｍｅｔｈｏｄ］Ｕｎｄｅｒｔｈｅａｓｅｐｔｉｃｃｕｌｔｕｒｅｅｏｎｄｉ—ｔｉｏｎ，ｍａｊｏｒｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｆａｃｔｏｒｓｆｏｒＣｈｌｏｒｅｌｌａ
ｐＨｖａｌｕｅｈａｄ
ａ
ｓｐｐｇｒｏｗｔｈ，ｓｕｃｈ
ａｓ
Ｎａ２Ｃ０３，ＮａＮ０３，ＫＨ２Ｐ０４ａｎｄＭｇＳ０４
ｗｅｒｅ
ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．［Ｒｅｓｕｌｔ］Ｔｒａｃｅ
ｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄ
ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｏｎ
ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆＣｈ／ｏｒｅ／／ａ．Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍｐｒｏｇｒａｍｗａｓ
ａｓ
ｆｏｌｌｏｗｓ：Ｎａ２ＣＯ，０．０２ｓ／Ｌ，ＮａＮ０３２．０
∥Ｌ，ＫＨ２Ｐ０４０．０２ｓ／Ｌ，ＭｇＳ０４０．１ｇ／ＬａｎｄａｍｂｉｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｐＨｖａｌｕｅ６．０．［Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ］Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎ
ｏｆｔｈｅｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｏｆＣｈｌｏｒｅｌｌａＫｅｙｗｏｒｄｓ
ｓｐｐ．
Ｃｈ／ｏｒｄ／ａｓｐｐ；Ｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
小球藻为绿藻门小球藻属（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａｓｐｐ）普生性单细胞
１．２．３生物量的测定［１０１。采用浊度比色法，用７２２分光光度计测定培养液在波长６８０ｎｍ处的吸光度（ＯＤ。鲫）。
表１因素水平
Ｔａｂｌｅ１
Ｌｅｖｅｌｓ
绿藻，以光合自养生长繁殖，分布极广，以淡水水域种类最
多，生物量大。小球藻类似于多个“细胞工厂”，通过光合作
用将ＣＯ：转化为生物燃料、食物、饲料和高价值的生物活性
物质…。包括小球藻和其他微藻类对生物治理（净化环境）发挥很大作用旧１，且可以作为混合氮源来使用【３ｏ。以小球藻
ｏｆｆａｃｔｏｒｓ
ｇ／Ｌ
为原料，可以生产几种可再生生物燃料，如通过小球藻生物
质的厌氧消化生产沼气【４１；小球藻油脂提炼生物柴油拉’；光生物学上的生物产氢等∞１。另外，小球藻具有多种保健和药
理作用，是目前保健食品开发应用较理想和研究较多的微藻
之一‘”。为了更好地利用小球藻，首先要获得大量的小球藻藻体。笔者通过优化小球藻培养条件来提高小球藻生物量，
２结果与分析
２．１
ｐＨ值对小球藻生长的影响ｐＨ值是影响小球藻生长
的重要因素之一。ｐＨ值影响光合作用中ＣＯ：的可用性，在
为其扩大培养提供依据。
ｌ材料与方法
１．１
呼吸作用中影响微藻对有机碳源的利用效率，并影响培养基中微藻细胞对离子的吸收、利用以及代谢产物的再利用、毒性¨“。由图１可知，当ｐＨ值在６．０时小球藻生长情况较好；
当ｐＨ值为５．０和７．０时，小球藻的生长明显较差。因此，ｐＨ值６．０为小球藻生长的适宜环境条件。
材料供试小球藻藻种由内蒙古科技大学生物工程与
技术研究所保存。１．２方法
１．２．１球藻培养。在ＢＧｌ１培养基基础上进行优化。培养温度为２８℃，光强为４．５×１０３Ｉｘ，转速为１４０ｒ／ｍｉｎ下培养‘“。
１．２．２正交试验。球藻生长中Ｃ、Ｎ、Ｐ是主要营养元素一１。小球藻营光自养生长，可直接利用空气中的ＣＯ：，因此ＣＯ，２‘可直接作为小球藻生长的碳源。硝酸盐是培养小球藻的一
种氮源。微量元素（如Ｍｇ）是影响藻类生长代谢过程的重要
因子。利用正交试验优化培养基中Ｎａ：ＣＯ，、ＭｇＳＯ。、ＮａＮＯ，和ＫＨ：ＰＯ。的浓度，采用ｋ（３４）正交表（表１）进行４因素３水平正交试验。
图１初始ｐＨ值对小球藻生长的影响
Ｆｉｇ．１
Ｅｆｆｅｃｔｓ
ｐＨ值ｐ｝ｌ
ｖａ
ｒｕｅ
０ｆｉｎｉｔｉａｌｐＨ
ｖａｌｕｅｏｎｔｈｅ
ｇｒｏｗｔｈｏｆＣｈｌｏｒｅｌｌａｓｐｐ
基金项目
作者简介收稿日期
教育部春晖计划（Ｚ２００７一ｌ－０１０２０）；内蒙古自治区高等学校
科学研究项目（ＮＪｚｙ０８２３３）；内蒙古包头市科技攻关项目（２００８ｙ１００２－２）。
季祥（１９７８一），男，内蒙古包头人，硕士，讲师，从事生物质能、生物制浆方面的研究。ｏ通讯作者。
２００９－０７－２７
２．２
ＮａＮＯ，对小球藻生长的影响
氮元素是单细胞微藻生
长发育必需的元素之一。微藻通常可以利用铵盐、硝酸盐及尿素等氮源。为了对氮源水平作进一步的探索，该试验对氮
万方数据
１６７６４安徽农业科学
２００９生
源水平作了单因素试验。由图２可知，随着ＮａＮＯ，浓度的升高，小球藻的生物量逐渐增加；当ＮａＮＯ，浓度达到０．０８∥Ｌ时，小球藻的生物量达到最大值；当继续提高ＮａＮＯ，浓度时，小球藻的生物量减小。由此可知，ＮａＮＯ，最适浓度为０．０８
ｇ／Ｌ。
浓度Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔ
ｉｏｎⅣ叽
图２
ＮａＮＯ，对小球漂生长的影响
Ｆｉｇ．２
Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｄｉｕｉｎ
ｍｔｒａｔｅ
ｏｎ
ｔｈｅｇｒｏｗｔｈ
ｏｆＣｈｌｏｒｅｌｌａ
ｓｐｐ
２．３
Ｉ（ｄｔ：Ｐ０４对小球藻生长的影响由图３可知，随着
ＫＨ：ＰＯ。浓度的升高，小球藻的生物量逐渐增加；当ＫＨ：ＰＯ。浓度达到１．５ｍｅ／Ｌ时，小球藻的生物量达到最大值；当继续增加ＫＨ，ＰＯ。时，小球藻的生物量减小。这可能是由于过高的磷浓度抑制了小球藻的生长。由此可知，ＫＨ：ＰＯ。的最适浓度为１．５
ｍＳ／Ｌ。
浓度Ｃｏｒｔ：ｅｎｔｒａｔｉｃｎⅣｇ／Ｌ
图３
ＫＨ：Ｉ＇０４对小球葆生长的影响
Ｆｉｇ．３
Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
ｐｈｏｓｐｈｏｒ
ｓｏｎｒｏ晦ｏｎｔｈｅ
ｇｒｏｗｔｈ
ｏｆ
Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ
ｓｐｐ
２．４接种量对小球藻生长的影响取５个２５０ｍｌ三角瓶，装液１００ｍｌ，接种量分别为５％、１０％、２０％、３０％、４０％，摇床培养，每１２ｈ取样１次，测定ＯＤ值。由图４可知，接种量为５％时生物量增加缓慢，而后迅速增加，接种量低时细胞浓度增加缓慢；而接种量为３０％时，细胞浓度增加较快，但需种量大，增加了制种过程工作量；接种量为２０％时，培养相同时间后最终ＯＤ与接种量为３０％时的相当；接种量为４０％时，藻液则因初始接种密度过大，生长后期营养供给不足而导致平均生长速率依次减小。因此，接种量为２５％对于小球藻的生长是最为有利的。
２．５有机氮对小球藻生长的影响
以尿素为有机氮源，考
查尿素对小球藻生长的影响。尿素浓度为０、０．２、０．４、０．６、
０．８
ｇ／Ｌ，在光照培养箱中培养。研究表明，尿素是一种很好
的有机氮源，并且在小球藻的培养过程中，培养基ｐＨ值一直非常稳定。由图５可知，当尿素浓度为０．４ｇ／Ｌ时小球藻生
万
方数据长最好，而浓度为０．８∥Ｌ时小球藻长势明显不好，说明氮源量太大反而会抑制小球藻的生长。有研究表明，在藻类的生长过程中消耗等量的氮，以尿素作为氮源则比硝酸盐产生较多的生物量，并引起培养基较小的ｐＨ值变化。
接种量ＩｎｏｃｕＬａｔｉｏｎａｍｏｕｆｉｔⅣ％
图４接种量对小球藻生长的影响
Ｆｉｇ．４
Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ
ｏｎｔｈｅ
ｇｒｏｗｔｈ
ｏｆＣｈｌｏｒｅｉｌａ
ｓｐｐ
吼仉ｍ
；分
仉ｎ
吼
浓度ＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎⅣｇ／Ｌ
图５尿素对小球藻生长的影响
Ｆｉｇ．５
Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
ｕｒｅａ
ｏｎ
ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆＣｈｌｏｒｅｌｌａ
ｓｐｐ
２．６营养盐浓度和微量元素（Ｍｇ）对小球藻生长的影响
按表１设计的４因素３水平正交试验，在光照培养箱中
培养。由表２可知，第７组试验小球藻长势最好，当Ｎａ：ＣＯ，浓度低于０．０２ｇ／Ｌ时，小球藻生物量随Ｎ％ＣＯ，浓度的升高
而增加，但超过０．０２ｇ／Ｌ时，小球藻的生物量又随之下降。由此可知，较好的水平组合为Ａ３Ｂ．Ｃ，Ｄ：。比较４个因素的极
差尺，发现影ｕ向ＩＪ，球藻生长因素的主次顺序为Ｂ＞Ｃ＞Ａ＞Ｄ，说明磷源浓度对小球藻生长的影响最大，其次是氮源浓度。
表２正交试验及结果
：！！！！！兰Ｑ堕坠！墨！型！罂璺粤！翌堡璺鲤删竖
序号．，：。。鹕Ｎｏ
（
ＮａＮＯ
，）（ＫＨ印：
ＰＯ。）（
ＭｇＳＯ。）（Ｎａ２ｃＯ，）ｌｌ１１ｌ０．１０９
２ｌ２２２０．０９７３１３３３０．０７９４２１２３０．１０９５２２３ｌ０．０８ｌ
６２３１２０．０６４
７
３
ｌ３２
０．１１５
８３２ｌ
３
０．０５６９
３
３
２１０．０７９
Ｒ
Ｏ．Ｏ】２
０．０３７
０．０１９
０．０１ｌ
３结论
ｐＨ值是影响小球藻生长的重要因素，通过影响小球藻光合作用强度而影Ｄ向／Ｉ，球藻的生长。小球藻可以利用尿素
（下转第１６８３４页）
１６８３４
安徽农业科学
２００９盎
２．３．３最长叶片长度增长、叶片数增加差异。李氏禾的最长的最适温度。这一研究结果与学者们对藻类的研究结果长叶片长增长和叶片数增加在试验设定的３个温度条件下
基本一致¨””１。差异显著。其中，２５℃时最长叶片生长速度、叶片增加数明参考文献
显较快（０．１８ｍｍ／ｄ，０．２３片／ｄ），自然温度下居中（０．１０［１］李博生态学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００４：２１—３１．
ｍｍ／ｄ，０．１１片／ｄ），１５℃时最慢（０．０７ｍｍ／ｄ，０．０８片／ｄ）。［２］王琪，马树庆，郭建平，等．温度对玉米生长和产量的影响［Ｊ］．生态学
杂志，２００９，２８（２）：２５５—２６０．
３结论与讨论
［３］王帆，严红，曲霞．水分、光照与硼互作对大豆生长发育及产量的影响
３．１高富集铬李氏禾种群的筛选筛选试验中的３个李氏
［Ｊ］．大连大学学报，２００６，ｚ７（２）：１６—２０．
［４］毛炜光．水分和光照对厚皮甜瓜苗期植株生理生态特性的影ＩＩ向［Ｊ］．应
禾种群对Ｃｒ３＋具有较强的耐受能力，各组李氏禾生长状况良
用生态学报，２００７，１８（１１）：２４７５—２４７９．
好。不同种类的重金属对李氏禾的毒性不同，培养期间Ｃｒ３＋
［５］刘春光．光照与磷的交互作用对两种淡水藻类生长的影响［Ｊ］．中国环
境科学，２００５，２５（１）：３２—３６．
污染条件下生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少。［６］于萍，张前前，王修林，等．温度和光照对两株赤潮硅藻生长的影响
各样品的地上部分重金属含量与地下部分之比平均值为［Ｊ］．海洋环境科学，２００６，２５（１）：３８—４０．
［７］姜宏波，董双林，包杰，等．温度和光照强度对鼠尾藻生长和生化组成
１．２４＞１，证明李氏禾对重金属Ｃ，＋有较强的转运能力。３个的影响［Ｊ］．生态学报，２００９，２０（１）：１８５—１８９．
李氏禾种群对Ｃｒ３＋的富集能力均超过１
０００
ｍｇ／ｋｇ，符合超
［８］张学洪，罗亚平，黄海涛，等．一种新发现的湿生铬超积累植物一李氏禾（Ｌｅｅｒｓｉａｈｅｘａｎｄｒａ
Ｓｗａｒｔｚ）［Ｊ］．生态学报，２００６，２６（３）：９５０－９５３．
富集植物的３个特征¨””。，其中，荔浦种群李氏禾富集特征
［９］陈俊，王敦球，张学洪，等．李氏禾修复重金属（ｃｒ，ｃｕ，Ｎｉ）污染水体的
尤其明显，所以选定为后期试验对象。
潜力研究［Ｊ］．农业环境科学学报，２００８，２７（４）：１５１４—１５１８．
［１０］ＢＥＮＮＩＣＥＬＬＩＲ，ＳＴＥＺＰＮＩＥＷＳＫＡｚ，ＢＡＮＡＣＨＡ，ｅｔａ１．Ｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆ
３．２光照强度对李氏禾生长的影响光照强度对植物细胞
ＡｚｏＵａｃａｒｏｌｉｎｉａｎａｔｏｒｅｍｏｖｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ（Ｈｇ（ＩＩ），Ｃｒ（１１１），Ｃｒ（ＶＩ））的增长和分化、体积的增长和重量的增加有重要影响，在一
ｆｒｏｍｍｕｍｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００４，５５：１４１—１４６．
［１１］ＢＲＯＯＫＳＲＲ，ＬＥＥＪ，ＲＥＥＶＥＳＲＤ，ｅｔａ１．Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｎｉｃｋｅｌｉｆｅｒｏｕｓ
定范围内光合作用速率与光照强度呈正比，但达到一定强
ｒｏｃｋｓｂｙａｌｙｓｕｓｏｆｈｅｒｂａｒｉｕｍｓｐｅｃｉｅｓｏｆｉｎｄｉｃａｔｏｒｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
度，若继续增加光强，光合作用速率不但不会增加，反而会下
ＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ。１９７７，７：４９—５７．
［１２］ＴＯＲＲＥＳＤＥＹＪＬＧ，ＶＩＤＥＡＪＲＰ，ＭＯＮｑＥＳ
Ｍ，ｅｔ
ａ１．Ｂｉｏｏｃｃｕｍｕｌａ－
降¨１。该试验时间为盛夏，光照强度较高，在透光率为５０％ｔｉｏｎｏｆ
ｃａｄｍｉｕｍ，ｃｈｒｏｍｉｕｍａｎｄ“）ｐｐｅｒｂｙＣｏｎｖｏｌｖｕｌｕｓａｒｖｅｎｓｉｓＬ．：ｉｍ－和１００％的光照强度（５
０００～１００００
Ｉｘ）下，李氏禾出现“光饱
ｐａｃｔ
ｏｎ
ｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈａｎｄｕｐｔａｋｅｏｆｎｕｔｒｉｔｉｏｎａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，９２：２２９—２３５．
和”甚至“光抑制”现象，叶片生长缓慢或停滞。
［１３］张学成，孟振，时艳侠，等．光照、温度和营养盐对三株盐生杜氏藻生长
３‘．３温度对李氏禾生长的影响任何一种生物，其生命活
和色素积累的影响［Ｊ］．中国海洋大学学报：自然科学版，２００６，３６（５）：
７５６—７６２．
动中每一生理生化过程都有酶系统的参与。然而，每一种酶［１４］周洪琪，ＲＥＮＡＵＤ
Ｓ
Ｍ，ＰＡＲＲＹ
Ｄ
Ｌ，等．温度对新月菱形藻、铲状菱形
的活性都有它的最高温度、最低温度和最适温度。在１５℃藻和巴夫藻的生长、总脂肪含量以及脂肪酸组成的影响［Ｊ］．水产学条件下，李氏禾生长速度极为缓慢；在２５℃条件下，李氏禾
报，２１３０２。２２（３）：８—１２．
叶片显绿色，分蘖数多，分蘖后的新植株生长速度很快，为生
・＋一＋－＋－＋一＋－＋一＋一＋・・＋・・＋－＋－＋一＋”＋一＋
・・＋・－＋”＋一＋－＋－＋－＋＊－４－一＋”＋＊＋・・＋・・＋一ｔ－＋．・・—ｐ”—・Ｐ・
（上接第１６７６４页）
ｃａｔｉｏｎｓ
ｏｆｍｉｃｒｏａｌｇａｅ［Ｊ］．Ｊ
Ｂｉｏｓｃｉ
Ｂｉｏｅｎｇ，２００６，１０１：８７－９６．
作为氮源。研究表明，小球藻的优化培养基配方为：Ｎａ２ＣＯ，
［５］ＧＡＶＲＩＬＥＳＣＵ
Ｍ，ＣＨＩＳＴＩ
Ｙ．，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ—ａ
ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ
ｆｏｒ
ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｉｎｄｕｓｔｒｙ［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＡｄｖ，２００５，２３：４７１—４９９．
０．０２
ｇ／Ｌ，ＮａＮ０３２．０ｇ／Ｌ，ＫＨ２Ｐ０４０．０２ｇ／Ｌ，ＭｇＳ０４０．１
ｇ／Ｌ，
［６］ＫＡＰＤＡＮ
Ｉ
Ｋ，ＫＡＲＧＩＦ．Ｂｉｏｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍｗａｓｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．
尿素量为０．８ｇ／Ｌ，接种量为２５％左右，环境条件为ｐＨＥｎｚｙｍｅ
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万
方数据
小球藻培养条件的优化
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
季祥， 张智慧， 张雪艳， 蔡禄
内蒙古科技大学生物工程与技术研究所,内蒙古包头,014010安徽农业科学
JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES2009,37(34)2次
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_ahnykx200934011.aspx