舟形藻(Navicula sp.N6)廢水培養(yǎng)及其轉錄組分析
發(fā)布時間:2017-12-30 02:03
本文關鍵詞:舟形藻(Navicula sp.N6)廢水培養(yǎng)及其轉錄組分析 出處:《華南農業(yè)大學》2016年博士論文 論文類型:學位論文
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【摘要】:目前,影響微藻開放式規(guī)模化培養(yǎng)的主要問題是外來雜藻的污染,雜藻與目的藻種產生競爭,搶占培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質,降低目的藻種產量。硅藻是一類重要的單細胞浮游生物,其生長迅速、含油量較高,因此硅藻是生物能源資源開發(fā)的重要選擇。硅藻的生長依賴于水體中可溶性硅元素,當水中可溶性硅元素充足時,硅藻生長十分迅速,可以在短時間內迅速成為優(yōu)勢藻種,而其他藻種的生長受到抑制。本文以解決開放式培養(yǎng)的雜藻污染問題為出發(fā)點,篩選了一株海洋硅藻,對硅藻進行培養(yǎng)優(yōu)化;研究硅脅迫條件下,硅藻對3種常見微藻(鹽藻、金藻、小球藻)的抑制作用;開展硅藻的廢水培養(yǎng)及重金屬吸附研究;對氮充足與氮缺乏條件下培養(yǎng)的硅藻樣本進行轉錄組測序,從分子水平解析硅藻脂質代謝途徑,為能源硅藻基因改造提供了一些理論依據。本實驗初步篩選了一株硅藻藻株舟形藻Navicula sp.N6,該硅藻株生長速度較快,在F/2培養(yǎng)基最適氮源為硝酸鈉,也能很好的利用尿素作為氮源。添加不同的有機碳源并不能促進該藻株的生長及油脂積累,選擇CO2作為碳源。硅藻Navicula sp.N6生長迅速,在溫度20~30℃能較好生長,最適溫度22℃,最適pH為8,適當延長收獲時間有利于細胞內油脂積累。硝酸鈉對其生長影響較大,隨著硝酸鈉質量濃度升高,生物量也隨之從0.73g/L增加到1.43g/L,而油脂含量則從23.18%降低至14.11%。Na2SiO3·9H2O對藻株Navicula sp.N6的生長、油脂含量的影響較大,適合的培養(yǎng)質量濃度為50~100mg/L。發(fā)現VB1和生物素有利于Navicula sp.N6的生長和積累油脂。選取對藻株Navicula sp.N6生長和油脂積累影響較大的因素:pH、NaNO3、Na2SiO3作為影響因子,設計響應面試驗,得出最優(yōu)條件為pH 8.86,NaNO3 88.45 mg/L,Na2SiO3 70.78mg/L,生物量、油脂含量從常規(guī)F/2培養(yǎng)的1.01 g/L、10.98%提高至1.33 g/L、20.04%。不同濃度硅酸鈉條件下的生長曲線,反應出舟形藻Navicula sp.N6、角毛藻Chaetoceros gracilis和菱形藻Nitzschia closterium 3株硅藻對硅酸鈉的依賴程度,硅酸鈉濃度越高,3株硅藻的生長越好;鹽藻Dunaliella salina、小球藻Chlorella sp.和球等鞭金藻Isochrysis galbana 3011在較低濃度的硅酸鈉培養(yǎng)基中能較好的生長,當濃度超過150mg/L時,其生長受到抑制。單獨培養(yǎng)時,硅酸鈉濃度的提高,顯示舟形藻、角毛藻和菱形藻3株硅藻的生物量呈上升趨勢,但是油脂含量缺呈現下降趨勢;高濃度的硅酸鈉不僅抑制鹽藻、小球藻球等鞭金藻的生長,其油脂代謝過程也受抑制,生物量和油脂含量都較低。不同濃度硅酸鈉下混合培養(yǎng)、最優(yōu)條件和硅缺乏條件下培養(yǎng)、最優(yōu)條件下混合培養(yǎng)的試驗表明,舟形藻、角毛藻和菱形藻3株硅藻分別與鹽藻、小球藻和球等鞭金藻混合培養(yǎng)時,低濃度硅酸鈉時藻株的生長都較好。當硅酸鈉濃度大于100mg/L或者150mg/L,發(fā)現鹽藻、小球藻和球等鞭金藻無法利用營養(yǎng)物質生長,與3株硅藻的競爭處于劣勢,3株硅藻則能很好利用充足的硅鹽和氮、磷等其他營養(yǎng)成分迅速生長,成為優(yōu)勢種群。通過控制水體中可溶性硅元素及氮磷的量,從而控制硅藻的生長速度,保證硅藻在水體中的優(yōu)勢,抑制其余藻種的污染。利用廢水培養(yǎng)舟形藻Navicula sp.N6,其生物量分別為0.97g/L(生活廢水)、0.68g/L(養(yǎng)殖場廢水)和1.21 g/L(混合廢水),相對于單一生活廢水和單一的養(yǎng)殖場廢水,舟形藻Navicula sp.N6在混合廢水中培養(yǎng)生物量有明顯的提高。舟形藻Navicula sp.N6在混合廢水(90%生活廢水+10%養(yǎng)殖場廢水)培養(yǎng)中的氮磷去除率分別為80%、60%;舟形藻Navicula sp.N6在混合廢水(85%生活廢水+15%沼氣發(fā)酵廢水)培養(yǎng)中的氮磷去除率分別為92%、86%,顯示了舟形藻在廢水中良好的氮磷去除能力。與F/2培養(yǎng)基相比,舟形藻Navicula sp.N6的碳水化合物有所增加,蛋白質含量變化不大,油脂含量稍有下降。舟形藻Navicula sp.N6吸附Ni2+、Cd2+試驗表明:在對數生長期14d的舟形藻Navicula sp.N6有較強的吸附能力;隨著吸附時間的增加,對Ni2+、Cd2+的吸附效果越高;Ni2+、Cd2+濃度的提高也促使舟形藻Navicula sp.N6吸附率提高。對氮充足及氮缺乏條件下培養(yǎng)的舟形藻Navicula sp.N6進行轉錄組測序,總計得到raw reads約為4.5千萬條,堿基總量約為5.5 Gb。利用Trinity軟件的Cluster模塊,選擇來自于同一基因的最長轉錄本作為Unigene,最終得到59863條長度在201~17616bp的Unigenes,平均長度為858bp,N50為1501bp,低于1000bp和高于1000bp的Unigene分別為43874和15989條,各占總數的73.29%和26.71%。采用NCBI blast、Hmmscan、Blast2GO和KAAS軟件,將Unigenes與Nr、Nt、SwissProt、KOG、GO、Pfam、KEGG數據庫做比對,得到36127條具有功能注釋的Unigene并進行GO、KOG和KEGG PATHWAY分類。預測構建了脂肪酸的合成、延長、代謝途徑,并識別了關于微藻細胞生長死亡和其他途徑的大量基因,為進一步研究舟形藻Navicula sp.N6提供理論基礎。
[Abstract]:......
【學位授予單位】:華南農業(yè)大學
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:Q949.2
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本文編號:1352830
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