于娟[1]2004年在《海洋微藻对UV-B辐射增强与CO_2加富共同作用的复合响应》文中指出大气CO_2水平在21世纪将倍增。随着工业化的发展，除了CO_2，氯氟代烃(CFCs)，CH_4和N_2O也将增多，这些气体的增多将使臭氧层减薄，使到达地球表面的UV-B辐射呈增强趋势，CO_2和UV-B将随着未来全球气候的变化而同时增加。UV-B辐射对藻类有明显的伤害作用，其损伤的主要目标是蛋白质、DNA和光合色素等，CO_2浓度升高对海洋微藻的生物量、光合作用有促进作用，而UV-B辐射与CO_2加富共同作用对海洋微藻的研究还未见报道。本文以几种海洋微藻为实验对象，通过研究其对UV-B辐射增强与CO_2加富单独以及复合响应，探讨UV-B辐射增强与CO_2加富对海洋微藻的生理生态学、细胞学的影响机制，以期为全球气候变化对水生生态系统的影响提供科学依据。通过实验，我们得到以下结果： 1．UV-B辐射对海洋微藻的生长具有抑制作用，并且随着辐射剂量的不断增大而抑制作用增强。在单养的情况下，短期内(48h)8种藻对UV-B的敏感性顺序为骨条藻＜塔胞藻＜盐藻＜小球藻＜角毛藻＜亚心形扁藻＜小新月菱形藻＜金藻8701。 高浓度CO_2(5000μl／L)能够促进海洋微藻的生长，且随时间的延长，增长幅度越大。高浓度CO_2(5000μl／L)对6种藻生长影响的敏感性依次为：小球藻＜盐藻＜金藻8701＜小新月菱形藻＜亚心形扁藻＜塔胞藻。 2．研究了在叁种UV-B辐射剂量(0，2.88 J／m~2和5.76 J／m~2)对叁种藻混养的竞争性平衡的影响。本实验的两个UV-B辐射剂量(2.88 J／m~2和5.76 J／m~2)使叁种藻的总生物量都大幅降低，竞争平衡也发生了变化。实验表明，UV-B对叁种藻的敏感性顺序为金藻＞小新月菱形藻＞亚心形扁藻；增强的UV-B使对UV-B具有高耐受力的亚心形扁藻提供了竞争优势，使种间竞争平衡向着有利于亚心形扁藻的方向发展。海洋微藻对Uv-B辐射增强与CO:加富共同作用的复合响应 与低浓度COZ相比，高浓度COZ促进叁种藻的生长，并且混养与单养相比较，高浓度CO:对叁种藻的敏感性发生了变化，通气培养到第21天时，高浓度CO:的优势种、亚优势种、劣势种并未发生变化。 增强UV一B+高COZ与对照(空气)相比，叁种藻的细胞密度显着降低。所以，尽管COZ浓度升高能够促进藻的生长，但并不能抵消UV一B辐射对海洋微藻生物量的影响，而且增强UV一B十高CO:与对照(空气)相比，种间竞争和优势种发生了很大变化。 3.采用透射电镜对微藻的超微结构进行研究射增强(未通气)使盐藻叶绿体结构受到破坏。研究发现，UV一B辐线粒体内晴局部溶解，穿入到蛋白核内的类囊体发生缺失或断裂，累积许多小的淀粉粒和脂肪小球，液泡异常增大，数量增加，内含物减少，高尔基体则变为排列松弛的储泡，醋泡的外围顶端并没有特别膨大，表明Uv一B辐射增强对盐藻细胞结构的变化是盐藻适应外界环境UV一B辐射的一种反应。 UV一B辐射增强(通空气)使盐藻细胞的线粒体数目增多，但个别线粒体的内靖溶解，类囊体溶解，叶绿体被膜部分皱缩，高尔基体有一个排列松弛的滞泡，储泡的外围顶端并没有特别膨大，核膜部分溶解。 经uv一B辐射剂量为8.8)/mZ处理后的小球藻(未通气)，类囊体片层缺失、溶解，类囊体中的含有光合色素的小体被漂白;线粒体内蜡部分溶解;有的小球藻开始出现轻微的质壁分离现象;经UV一B辐射剂量为13.SJ/mZ处理后的小球藻(未通气)，类囊体排列错乱、崩解，出现质壁分离的现象，有的细胞壁开始脱落，线粒体严重变形，内峭大部分溶解;细胞内基质电子密度比较高;细胞内出现大量空白区，叶绿体中的含有光合色素的小体被漂白且可见几个含有光合色素的小体的空壁。由此可见，随着UV一B辐射剂量的增大，小球藻的细胞结构被破坏的程度越大。 盐藻细胞在低浓度C02(360 p l/L)培养下细胞内有一个发育良好的、由淀粉盘包围的蛋白核，而在高浓度CO:(5000 p I/L)培养的细胞内没有发现蛋白核或蛋白核不明显，高尔基体排列紧密，类囊体排列整齐，片层清晰，线粒体内晴清晰。 增强UV一B+高CO:处理的细胞内形成许多小块的淀粉粒，有的细胞海洋微藻对UV-B辐射增强与CO:加富共同作用的复合响应核膜已经溶解，类囊体部分溶解;在质膜和叶绿体膜之间有许多线粒体，但线粒体的内峭己经溶解。蛋白核外围的淀粉鞘断裂成几个不连续的大小不一的淀粉粒。高尔基体排列松弛。结果表明，CO:加富并不能完全抵消UV一B辐射对盐藻细胞结构的破坏。 4.UV一B辐射对两种海洋微藻的生理生化的研究表明:(1) UV一B辐射能抑制微藻的生长并且抑制微藻光合作用;相对较低剂量的UV一B辐射刺激小球藻的光合色素(叶绿素a(Chl一a)和类胡萝卜素(Car))，较高的Uv一B辐射剂量抑制chl一a和Ca:含量;(2)非变性聚丙烯酞胺凝胶电泳方法对蛋白质组成分析的结果表明，较低剂量的UV一B辐射处理可以升高可溶性蛋白质的含量，随着UV一B辐射剂量的加大，蛋白质含量明显降低;(3)UV一B辐射使活性氧(过氧化氢(HZOZ)和超氧阴离子自由基(02’一))含量升高，且UV一B辐射时间延长，升高幅度增大;另外，小球藻和亚心形扁藻之间存在差异，且随着UV一B辐射时间延长，藻种间的差异更趋明显:(4)随着Uv一B辐射时间
杨英[2]2001年在《Co_2浓度升高对微藻类生长和光合作用影响的研究》文中指出为了探讨大气CO_2浓度升高与微藻类的关系，本文选择了莱因衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）、蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）和斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为实验材料，在种种条件下研究了CO_2浓度变化与此叁种微型绿藻的关系，结果表明： 增加水中CO_2的浓度，明显地促进了叁种微藻的生长。在一定CO_2浓度范围内，最适条件下，莱因衣藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻的比生长速率随着CO_2浓度升高而升高，达到最大时的CO_2浓度分别为30、100和60μM，均超过目前水体中通常的CO_2浓度（水气间CO_2分压相等时约为15.6μM），这说明此叁种微型绿藻的生长受自然水体中CO_2浓度的限制。在不同营养（无机N和P）条件下，CO_2浓度升高对微藻的生长均有不同程度的促进作用。当CO_2从10μM增加到51和99μM时，莱因衣藻的比生长速率在低N条件下增加8～16％，在高N条件下增加13～14％；斜生栅藻的，在低N条件下增加13～20％，在高N条件下增加12～20％；蛋白核小球藻的，在低N条件下增加35～81％，在高N条件下增加29～79％。此外，当CO_2从10μM增加到51和99μM时，莱因衣藻的比生长速率在低P条件下增加13～16％，在高P条件下增加10～14％；斜生栅藻的，在低P条件下增加15～20％，在高P条件下增加8～12％；蛋白核小球藻的，在低P条件下增加20～44％，在高P条件下增加26～111％。总之，CO_2浓度升高，在低无机N浓度下，更能促进蛋白核小球藻的生长；在低无机P浓度下，更能促进莱因衣藻和斜生栅藻细胞的生长；而在高无机P浓度下，对蛋白核小球藻生长的促进作用较大。大气CO_2浓度升高，导致水体中CO_2浓度增加，pH降低，将会不同程度地促进这些微型绿藻的生长。 水中CO_2浓度的增加促进了叁种微型绿藻的光合作用。随着CO_2浓度升高，莱因衣藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻细胞的最大净光合速率和光饱和点都升高了。不同CO_2浓度下培养的藻细胞，在强光（1000～2000μmol m~(-2) s~(-1)）下表现出不同的光抑制特性。莱因衣藻，CO_2浓度升高，其光化学效率下降的速率加快，说明其光合活性受强光抑制的程度加大；蛋白核小球藻和斜生栅藻则相反，CO_2浓度升高，其光化学效率下降的速率变慢，表明其光合活性受抑制的程度减弱。受强光抑制后的藻细胞，在黑暗和弱光下其光合活性都有不同程度的恢复，弱光下的恢复程度比黑暗中的大。氯霉素的处理对莱因衣藻、蛋白核小球藻的恢复影响不大，但抑制了斜生栅藻细胞的恢复，使其光化学效率有所降低。蛋白核小球藻和斜生栅藻细胞的光合活性在高CO。浓度条件下恢复得较好。
高欣[3]2013年在《CO_2浓度升高和温度升高对铜绿微囊藻产毒量以及微囊藻毒素合成酶基因转录的影响》文中指出以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa) FACHB905为研究对象,对四种条件下(1) 25℃+400μmol/mol(对照组),(2) 29℃+400μmol/mol(温度升高组),(3)25℃+800μmol/mol (CO2升高组),(4)29℃+800μmol/mol(温室效应组),藻的生物量及胞内微囊藻毒素含量的变化进行了测定,结果发现：温度升高组、C02升高组、温室效应组的藻细胞数都显着高于对照组(P<0.05),CO2升高组和温室效应组至第22天时相比对照组的增幅分别高达33.41%和29.64%,而且温室效应组的藻细胞数也显着高于温度升高组和CO2升高组(P<0.05),可见温度升高与C02浓度升高能够协同刺激铜绿微囊藻(M aeruginosa)的生长；CO2升高组的总毒素含量显着高于对照组(P<0.05),说明CO2浓度升高能导致铜绿微囊藻(M. aeruginosa)培养物中总毒素含量的上升,且总毒素含量与藻的生物量显着正相关(P<0.05)；四种条件下,对数期单个藻细胞内微囊藻毒素含量显着不同,而达到稳定期之后,单个藻细胞内毒素浓度差别不显着。上述结果说明全球气候变化(大气温度与C02浓度同时升高)将有可能造成铜绿微囊藻水华的生物量增加,稳定期的总产毒量将随之增加。将铜绿微囊藻FACHB905分别置于以上四种环境条件下进行培养,对培养第一个月与第叁个月时,测定第13天和第15天的微囊藻毒素含量以及第14天微囊藻毒素mcyB和mcyD的转录情况,结果发现：随着培养时间的延长,温度升高和C02浓度升高对微囊藻对数期胞内总毒素含量影响不大,但是却会降低单个细胞内毒素的日平均增量,表明长期温室效应会使对数期单个藻细胞中的毒素积累速度明显下降；四种条件下微囊藻mcyB和mcyD的转录水平变化情况完全一致,表明铜绿微囊藻FACHB905 mcyB和mcyD基因转录是同步的,且这一同步性不受温度、C02浓度和培养时间的影响；但是,四种实验条件下两种基因转录量的变化趋势与其毒素积累速度的变化趋势不完全一致。上述结果说明全球气候变化(大气温度与C02浓度同时升高)长期影响下,虽然会提高对数期铜绿微囊藻的生物量,但由于单个细胞内毒素的积累速度下降,对数期整体产毒量无显着的变化,mcyB和mcyD基因的转录效率与毒素的积累速度无线性关系。
崔桂莲[4]2015年在《CO_2浓度升高和温度上升对斜生栅藻诱导型防御的影响》文中研究指明随着工业发展,由于化石燃料的大量燃烧和人类活动加剧,大气CO2含量逐年增加,预计到本世纪末,全球大气CO2浓度将由380 ppm增加至750 ppm。由大气C02浓度升高导致的全球气候及生态系统变化,已引起了各界广泛关注。由于C02是植物进行光合作用必需的底物,CO2浓度升高势必对植物的生理生长产生重要影响。另一方面,由于CO2气体具有吸热和隔热作用,大气CO2浓度上升,必然导致温度的上升。据预测,.大气CO2含量增加一倍,全球气温将平均升高5-6℃。而温度是影响催化植物生化反应进行的生物酶活性的关键因子,因此温度升高也将影响植物的生理生长、生物量产量及能量分配等。藻类进行诱导型防御是种间关系相互作用的结果,在预防不同营养级物种的种群剧烈波动进而维持群落结构稳定性方面具有重要作用。因此,研究藻类诱导型防御对CO2浓度升高和温度上升的响应对预测水域生态系统的发展趋势具有重要理论意义。已有研究主要关注了CO2浓度和温度升高对淡水藻类的影响,但是对藻类诱导型防御的研究尚未见报道。针对这个问题,本论文采用淡水浮游微藻斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和浮游动物大型溞(Daphnia magna)展开以下研究：1、CO2浓度升高对斜生栅藻诱导型防御的影响分别在大气350 ppm CO2浓度和升高至750 ppm浓度条件下培养斜生栅藻,以添加大型溞滤液的为处理组,未添加大型溞滤液的为对照组,保持光照强度、光照周期、培养温度一致,培养9天。每天取样,显微计数,观察栅藻生理生长状态；用Phyto-PAM测定光合作用参数；电镜观察栅藻细胞结构。结果显示,不论在350 ppm或者750 ppmCO2浓度培养下,添加大型溞滤液对栅藻的种群细胞增长均没有明显影响；但随着大气CO2浓度由350 ppm升高至750 ppm,对照组和处理组的细胞密度均增加了28%左右,栅藻种群增长率显着提高(P<0.05);在 750 ppm CO2浓度培养下,处理组栅藻种群中多细胞群体比例明显增大,每群体细胞数显着增加,诱导型群体形成强度增强。升高C02浓度,培养基的pH下降,而且随时间延长pH下降越明显。培养基中可溶性碳TC、TOC和IC含量随着CO2浓度升高也有所升高,但是随着实验时间延长,两个CO2浓度下的TC、TOC口IC含量均趋于稳定。对光合参数分析发现,实验初期CO2浓度升高可显着提高对照组藻细胞的实际光合效率(?)PSII,但对处理组藻细胞的光合效率没有显着影响。结合电镜观察发现,750 ppm CO2浓度培养的藻细胞胞外多聚糖层明显加厚,推测这是高C02浓度培养增强了栅藻诱导型防御群体强度的重要原因。2、温度和CO2浓度升高对斜生栅藻诱导型防御群体形成的影响分别将两个大气CO2浓度(380 ppm、750 ppm)和叁个温度(25℃、28℃、31℃)处理相结合,共六个实验组培养斜生栅藻,每个实验组中均以添加大型溞滤液的为处理组,未添加大型溞滤液的为对照组,保持光照强度、光照周期一致,培养9天。每天取样,显微计数,观察栅藻生长生理状态。结果显示,在380 ppm CO2浓度培养下,随着温度由25℃升高至28℃和31℃,细胞生长速度加快,细胞密度有所增加,但是培养在28℃和31℃下的藻细胞密度没有明显差异；在每个实验组中,添加大型溞滤液均可诱导栅藻形成诱导型防御群体。当CO2浓度升高至750 ppm时,处理组中25℃和28℃下的每群体细胞数较380ppm CO2浓度下的有所增大,31℃下的每群体细胞数与380ppm CO2浓度下的没有显着性差异。不管是在高C02浓度还是在低C02浓度情况下,随着温度升高,处理组中每群体细胞数都呈下降趋势,表明栅藻诱导型防御群体形成与温度之间存在负相关性。
姜恒[5]2016年在《碳限制背景下大型海藻光合功能响应的研究》文中认为在近海海域,大型海藻作为主要的初级生产者,对海洋生态系统的健康发挥非常重要的作用;同时,大型海藻作为海藻栽培的主要对象,为人们提供巨大的经济价值。大气中CO_2浓度升高及其导致的气候变化对近岸海洋生态系统及大型海藻的影响已受到广泛关注。然而,在现实环境条件下,由于海水中CO_2的供应过缓以及藻体群体密度过大等因素使大型海藻常处在碳限制的状态。目前,关于碳限制及与其它重要环境因素变化的相互作用如何影响大型海藻还知之甚少。本研究以我国南方海域主要栽培海藻种类坛紫菜(Pyropia haitaneisis)和龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)、以及常见海藻种类舌状蜈蚣藻(Grateloupia livida)和石莼(Ulva lactuca)为研究对象,探讨碳限制对大型海藻的生长、光合功能及相关重要生理过程的影响。主要研究结果如下:海水中低CO_2供应(20 ppm)抑制坛紫菜和龙须菜的相对生长速率(RGR)、光合系统活性以及NO_3~-的吸收速率,并且低CO_2对龙须菜RGR的抑制作用大于对坛紫菜RGR的抑制作用。在较低的日光强度下(强度为全日光的20%),坛紫菜的RGR、光合性能(光合系统活性和光合速率)以及NO_3~-的吸收速率都增高,但龙须菜的RGR、光合系统和抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)活性以及NO_3~-的吸收速率均降低。降低海水中CO_2供应和同时降低日光强度能够增加坛紫菜的光合色素含量(叶绿素a,类胡萝卜素,藻红蛋白和藻蓝蛋白),以及藻体利用HCO_3~-和光合系统抵抗短期温度变化的能力。经低CO_2和低光照处理后,龙须菜的叶绿素a、类胡萝卜素、抗氧化酶活性以及光合系统活性均能够在实验室条件下恢复到同一水平。另外,降低和增加海水中CO_2供应(1000 ppm)均降低舌状蜈蚣藻的RGR和光合系统活性,降低CO_2供应却提高藻体的藻红蛋白和藻蓝蛋白含量。在栽培海藻的生长过程中,其生物量密度不断增加。实验结果表明,增加坛紫菜的生长密度能够降低藻体的RGR、光合性能以及氮代谢(NO_3~-的吸收速率和硝酸还原酶活性);在高密度(5 gL~(-1))与低CO_2供应下生长的坛紫菜表现出相似的光合性能;低CO_2供应与同时的高密度条件进一步加剧对坛紫菜光合速率的抑制作用。在自然海区,高密度群体(12g/簇)生长的龙须菜相比于低密度群体(4g/簇)生长的龙须菜具有较低的RGR以及光合速率;随着海藻群体密度的增加,藻体进入深水层(1.5m),而深水层生长的龙须菜光合色素含量以及光合速率明显升高。因此,在龙须菜栽培过程中应平衡生长密度与深度对龙须菜生长和光合的影响,使海藻保持高的光合速率。潮间带不同位置的海藻种群光合作用行为对生物量密度存在差异性的响应。实验结果表明,生长在高潮位(干出时间为4h)和中潮位(干出时间2h)的石莼光合速率随着生物量密度的增大而增大,而生长在低潮位(干出时间为0 h)的石莼光合速率随着生物量密度的增加而降低。在不同的海藻生物量密度条件下,增加海水中HCO_3~-浓度明显地提高石莼的总光合速率(Pg),而增加HCO_3~-浓度不能显着提高坛紫菜的Pg。这表明,石莼群体光合的碳限制程度高于坛紫菜群体的碳限制程度。另外,在一定流速范围内(≦3.5 cm s~(-1))增加海水的流速对坛紫菜和石莼的Pg均没有显着的影响。综上可知,降低CO_2供应(碳限制)能够抑制坛紫菜、龙须菜和舌状蜈蚣藻的生长和光合功能以及其它相关生理过程;高生长密度与低的CO_2供应对坛紫菜的光合作用具有相似的抑制作用;高生物量密度抑制龙须菜、坛紫菜和石莼的光合行为;在坛紫菜和石莼的生长期间群体中的藻体光合作用都处于碳限制的状态,且石莼经历的碳限制程度强于坛紫菜。本研究结果将有助于更全面地理解大型海藻与光合作用无机碳供应状态的关系,以及海藻在碳限制等现实环境条件下的生理生态功能;同时,本研究紧密联系海藻栽培实践,研究结果为高产、高效的海藻栽培措施与方法提供重要基础理论依据和技术支持。
石蕾[6]2018年在《几种微藻对水体酸化的生理响应》文中进行了进一步梳理大气中CO_2浓度的持续升高并不断被海洋、湖泊等水体吸收,使得水体pH值逐渐降低,进而引起水体中的二氧化碳-碳酸盐体系的改变。微拟球藻(Nannochloropsis oceanica)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)和牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)这叁种微藻不仅是重要的初级生产力和食物链流动的基础环节,更是具有经济价值的饵料藻,在能源和医药等领域具有良好的开发前景。本研究将CO_2浓度分为了5个梯度:400ppm、700ppm、1000ppm、1500ppm和2000ppm,分别代表着当前和未来不同时段的CO_2浓度,并采用生理生化检测手段对叁种微藻应对水体酸化的生理响应做了研究,研究结果显示:在微拟球藻和普通小球藻的短期酸化应激响应中,在一定CO_2浓度范围内,两种微藻的细胞密度和光合作用以及大部分的生化组成含量都随着CO_2浓度的升高而增长,当CO_2浓度过高时开始呈现降低的趋势,促进作用开始减弱,此节点一般是在1500ppm或者是2000ppm。此外,牟氏角毛藻的短期酸化应激和长期酸化驯化响应的结果显示,除了牟氏角毛藻的细胞密度、色素含量(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)和总油脂含量在应对水体短期酸化的应激反应和长期酸化驯化出现了相同的升高趋势,在其他的生理指标的变化中,均出现了相反的趋势。因此,不同微藻对水体酸化的生理响应存在着物种差异性,即使是同一种微藻,在不同生理方面也有着不同的响应;此外,特别是长期酸化驯化的微藻的生理改变与短期酸化应激反应相比也是不同的。因此,在研究微藻对水体酸化的生理响应时不仅仅要考虑到物种代谢的差异性,更应该进行长期的酸化验证。
李永富[7]2014年在《内置LED光源的新型平板式光生物反应器用于微藻高效固定CO_2》文中指出面对严峻的全球变暖和能源危机形势，利用微藻高效固定CO2并耦合生物柴油生产因具有明显的应用价值和环保效益，受到研究者的广泛关注。目前，该技术的瓶颈之一是开发高效节能的封闭式光生物反应器（PBR）。本论文以封闭式PBR中微藻高效固定CO2为研究目标，从前期获得的四种微藻中选定普通小球藻(Chlorella vulgaris)作为CO2固定与转化的高效传递载体，基于平板式PBR占地面积小、气液传质效果好、易于放大、结构简单等优势，在其中内置LED光源以提高能量产出率，历经两次结构改进，研制了新型的竖直放置气升式内环流平板光生物反应器(ILA-PBR)，用于固定高浓度CO2(15%CO2)。（1）适于微藻生长的光源选择。以前期筛选的具有耐高温、耐高浓度CO2和耐酸性环境特性的普通小球藻(Chl. vulgaris)、盐生杜氏藻(D. salina)、纤细角毛藻(Cha. gracilis)和温泉6#藻(Cy. aponinum)为研究对象，用摇瓶培养方法进行了适宜4种微藻生长的人工光源及光质比选。在柔性红光LED灯带(LED-R)、柔性蓝光LED灯带(LED-B)、柔性白光LED灯带(LED-W)和荧光灯(FL)四种人工光源提供的不同光质照射下，以LED-W最适于普通小球藻、盐生杜氏藻和温泉6#藻生长，而LED-B最适宜纤细角毛藻生长。微藻生长所需的光质条件存在种质差异性，4种微藻的最适光质条件是普通小球藻LED白光（LW）或LED白光+LED蓝光（LW+LB），纤细角毛藻LED蓝光(LB)或FL白光+LB(FW+LB)，温泉6#藻LED白光+LED红光(LW+LR)；而盐生杜氏藻的生长受光质调控不明显。由此认为柔性LED灯带比FL具有更大的应用优势。（2）反应器中4种微藻的固碳产油潜力比较及人工光源确定。构建了第一代ILA-PBR，在通气条件下进行4种微藻的批次培养，微藻对不同浓度CO2有不同的生长响应。微藻生长的最适CO2浓度分别是：普通小球藻（1%~2.5%）、盐生杜氏藻（1%~2.5%）、纤细角毛藻（1%~5%）和温泉6#藻（0.04%）。以最大固碳速率(FD)、基于总脂的能量产出率(ERoil)、油脂产率(LP)为评价指标对4种微藻进行比选，确定普通小球藻固碳产油潜力最大，FD最大值出现在通入1%浓度CO2条件下，为1.18gCO2L-1d-1；最大ERoil和LP分别是盐生杜氏藻、纤细角毛藻、温泉6#藻的4.5倍、4.6倍和21倍。对适于普通小球藻生长的两种光照条件(LED-W和LED-W+LED-B)进行实用性检验发现，藻细胞在两种光源下生长情况接近，但在LED-B的灯管上微藻附着生长现象严重，因此，以LED-W作为普通小球藻的内置光源较为合适。（3）反应器构筑参数优化及光强、CO2浓度对固碳效果的影响。以普通小球藻作为受试藻种，对第一代ILA-PBR进行构筑参数优化。正交试验表明，在采用导流管并进行内部双侧光照条件下，当高径比(H/D)为6:1，降流区与升流区的面积比(Ad/Ar)为3:1，表观气速(SGV)为0.3vvm时，ILA-PBR中的普通小球藻对CO2有最大固定速率。按SGV=0.3vvm通入体积浓度1%的CO2利于普通小球藻快速增殖。在增大初始接种光密度至OD680=0.5的同时提高入射光强至240μmol m2s1，可显着提高微藻对高浓度CO2的固定能力。1%CO2中微藻的FD为1.97gCO2L-1d-1。同样条件下，通入浓度15%的CO2后，FD可达1.00gCO2L-1d-1。（4）降低进气中O2浓度和改变培养模式对微藻固碳效果的影响。向ILA-PBR中通入含低氧的CO2气体，微藻FD能继续提高。配制1%CO2并降低进气中O2含量低于2%(v/v)，最大FD由1.97gCO2L-1d-1提升至2.27gCO2L-1d-1；通入低氧的5%CO2，最大FD由1.41gCO2L-1d-1提升至2.12gCO2L-1d-1，低氧进气方法对微藻固定CO2的促进效果明显。低氧进气条件下开展的微藻培养模式研究表明，半连续培养模式利于维持ILA-PBR中普通小球藻生物固碳的持续高效性。运行期间，除了第1d的FD为1.41gCO2L-1d-1外，其它时间的FD均能保持较高水平（1.77~2.42gCO2L-1d-1）。（5）改变通气方式的新型反应器固碳效果及能量产出分析。采用“数目放大”方法，与通气方式转变相结合，对ILA-PBR进行再改进，构建了第叁代ILA-PBR。通入模拟烟气(15%CO2)，混合曝气方法比间歇通气方法所需的工程设备更为简洁，空气+15%CO2通入条件下，FD为1.46gCO2L-1d-1，进行低氧处理后(N2+15%CO2)，FD更高，稳定在1.79gCO2L-1d-1左右，分别比直接通入15%CO2提高了46%和79%，固碳性能优于现有报道中绝大多数封闭式PBR。从节能角度，在ILA-PBR中采用内置LED-W光照模式，与传统的FL外置光源模式相比可节能73.6%。前一光照模式下普通小球藻的ERoil为0.011，而后者仅为0.002，LED-W具有明显的节能优势。利用第叁代ILA-PBR培养普通小球藻，在半连续培养模式下通入模拟烟气，基于微藻生物质的能量产出率（ERbiomass）和ERoil分别为0.0219~0.0249，0.0091~0.0104，亦高于大多数其他类型的PBR。结合FD的比较结果，认为本研究提出的第叁代ILA-PBR具有高效节能特性，有望成为微藻固定工业烟气CO2的理想设备。
秦梅[8]2014年在《不同环境条件下大型海藻生理功能对海水中NH_4~+增高的响应》文中指出近海海域富营养化使得海水中NH4+增高，同时全球气候变化也影响了海洋生态环境。本论文研究了在CO2浓度增加与温度波动等不同环境条件下，海水中不同浓度NH4+对叁种大型海藻龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）、石莼（Ulva lactuca.L）、坛紫菜(Porphyra haitanensis)的生长及生理生化特性的影响。对含有不同浓度NH4+的海水通入通常CO2浓度或高浓度CO2（700μL/L）的空气，在不同海水温度下对海藻进行交互培养，通过测量海藻生物量（FW）、相对生长速率（RGR），海藻细胞内叶绿素a（Chla）含量、类胡萝卜素（Car）含量、藻红蛋白PE含量，结合海藻的叶绿素荧光动力学参数、光合作用－光强响应关系（P-I曲线）等进行分析，探讨了富营养化严重的海域中NH4+浓度变化对大型海藻生长生理功能的效应。主要结果如下：1．在20℃恒温条件下，以不同NH4+浓度梯度对石莼、龙须菜进行连续通气培养。结果表明，低浓度NH4+（0－480μmol/L）能显着促进龙须菜的生长，当NH4+浓度于480μmol/L时，RGR达最大值（1.5％d-1），但高浓度NH++4（960μmol/LNH4，1920μmol/LNH4+）胁迫了龙须菜的生长，降低了RGR以及Chla、Car含量。在相同条件下石莼Chla、Car含量、RGR显着高于龙须菜，且石莼适宜的NH4+浓度范围大于龙须菜，这表明石莼对NH4+的耐受性高于龙须菜。不同处理中龙须菜光合效率α与Fv/Fm随时间变化相似，在NH4+浓度适宜时前期（1d~3d）上升，中期（3d~5d）、后期（5d~7d）均下降，而石莼α在不同浓度NH4+中都随时间变化下降。这表明高浓度NH4+对藻体产生抑制效应并随时间累积而增加。2.为研究不同CO2浓度与NH4+浓度交互作用对坛紫菜生长与光合作用的影响，在不同NH4+（0μmol/L，120μmol/L，480μmol/L，960μmol/L，1920μmol/L）与CO2浓度（390μL/L、700μL/L）交互的10种处理条件下对坛紫菜进行7d连续通气培养。结果显示CO2浓度升高对坛紫菜的生长与光合作用起促进作用。当NH4+浓度为120μmol/L时最有利于坛紫菜的生长，Chla（1.414mg/g）、Car（0.591mg/g）、PE（0.250mg/g）达到最高，F+v/Fm、rETRm值也高于其他NH4+浓度。但是当NH4浓度高于120μmol/L时，RGR与α值随NH4+浓度增高而降低。在高CO2浓度培养条件下，坛紫菜生长与光合活性随NH4+浓度增高而降低的速率变慢。这表明，大气CO2浓度升高能缓解高NH4+浓度对坛紫菜所造成的生理胁迫作用。3．通过不同培养温度与NH4+浓度组合（1）18℃＋0μmol/L NH4+，（2）18℃＋400μmol/L NH4+，（3）18℃＋2000μmol/L NH4+，（4）18℃＋4000μmol/L，（5）27℃＋0μmol/L NH4+，（2）27℃＋400μmol/L NH4+，（3）27℃＋2000μmol/L NH4+，（4）27℃＋4000μmol/L培养坛紫菜，研究温度与NH＋4浓度相互作用对坛紫菜的生长与生理效应。结果表明，当温度为18℃时，坛紫菜的Chla、Car、PE、Fv/Fm、α和qN分别与NH+4浓度呈现负相关关系；当温度为27℃时，坛紫菜Chla、Car、Fv/Fm、α含量与NH4+浓度呈负相关关系，PE（3.458mg/g）、rETRm（24.66）与qN（0.2183）含量在NH4+浓度为400μmol/L时最高。这一现象揭示了高温条件对坛紫菜的生长造成抑制作用，且这一现象随着NH4+浓度的增高而加强。4.在不同温度下，高NH4+浓度培养石莼，即通过9中培养处理条件（1）10℃＋0μmol/L NH4+，（2）10℃＋400μmol/L NH4+，（3）10℃＋4000μmol/L NH4+，（4）20℃＋0μmol/L NH++4，（5）20℃＋400μmol/L NH4，（6）20℃＋4000μmol/L NH4+，（7）30℃＋0μmol/L NH4+，（8）30℃＋400μmol/L NH4+，（9）30℃＋4000μmol/LNH4+，研究温度对高NH4+浓度产生的生理效应的影响。结果表明，除30℃＋4000μmol/L NH4+处理出现生物量与培养时间呈负相关外，其他条件下石莼生物量与培养时间正负相关关系。在相同NH4+浓度条件下，Chla含量与温度先呈正相关后呈负相关关系，并在20℃时Chla含量高于其他温度处理时Chla含量，与NH4+浓度呈负相关关系；而Car含量与培养温度呈负相关关系。在相同温度条件下，Chla、Car含量分别与NH4+浓度呈负相关关系。相对于10℃、20℃条件，石莼Fv/Fm随NH4+浓度变化不大，30℃处理组中Fv/Fm与NH4+浓度呈负相关关系；rETRm与温度呈负相关关系；qN与NH4+浓度呈负相关关系且与温度无关。在NH4+浓度对P-I曲线造成的影响上，除30℃＋400μmol/L NH4+时光饱和点Ek大于0μmol/LNH++4时的Ek，其余处理中Ek均与NH4浓度和温度的负相关关系。而在各NH4+浓度下，暗呼吸速率Rd没有显着变化。总之，本论文结果表明了不同海藻对NH4+浓度的效应具有差异。龙须菜对高浓度NH4+最敏感，坛紫菜次之，而石莼对NH4+的耐受性最高。NH4+浓度、CO2浓度与温度变化及其相互作用对不同种类的大型海藻的生长以及光合作用有不同的影响。较低浓度的NH4+有利于大型海藻的生长，但高浓度的NH4+导致海藻光合作用中传递电子的速率下降，从而抑制大型海藻的生长及光合作用。CO2浓度升高可以缓解高浓度NH4+对大型海藻的抑制作用；低温和高温均会增加高浓度NH4+对大型海藻的胁迫。
周智[9]2012年在《大气CO_2升高和UV-B增强对地木耳生长及抗氧化系统的影响》文中指出随着全球人口的日益膨胀和工业的迅速发展,环境问题日益严重。其中,C02浓度升高和臭氧层空洞问题最受关注。这两个环境因素的改变必然会对地球上最重要的初级生产者藻类产生影响。本文以一种陆生蓝藻——地木耳为实验对象,研究了大气CO2倍增和UV-B增强对其生长及抗氧化系统的影响。主要结果如下：1、经过UV-B辐射处理后,地木耳中与光合作用有关的色素(如：叶绿素a、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白)含量明显下降,但是UV-B辐射对地木耳的干重并没有负面影响,相反使干重有所增加；而高浓度CO2可以缓解UV-B辐射所造成的损伤,使这些色素含量维持在较高水平,并且进一步提高地木耳的干重。2、受UV-B辐射后,地木耳中MAAs和Scytonemin等UV-B屏蔽色素含量升高,以减少或滤除进入细胞的UV-B辐射；而高浓度C02可以促进MAAs和Scytonemin含量的增加。3、受到UV-B辐射的胁迫后,地木耳会使藻红蛋白和类胡萝卜素等抗氧化剂的含量保持在相对高的水平；而高浓度CO2的存在可以进一步提高藻红蛋白含量,但对类胡萝卜素几乎没有影响。4、地木耳可以提高CAT、SOD等抗氧化酶的活性,消除由UV-B辐射产生的活性氧,并且调节与ROS代谢有关的基因的表达,减少活性氧的生产,加速活性氧的清除,以应对UV-B辐射的增强。CO2浓度升高能够增加抗氧化酶活性,调节基因表达使其更有利于活性氧的清除。5、上述代谢的调节,综合表现为地木耳适应UV-B辐射的能力增强,并且干重增加,生长加快。而C02的存在可以明显减弱UV-B辐射造成的负面效应,增加地木耳对UV-B辐射的抗性,进一步促进地木耳的生长。
吴晓娟[10]2009年在《阳光紫外辐射和CO_2加富对硅藻小新月菱形藻的影响》文中指出人类活动导致的阳光紫外辐射(UVR)增加、大气CO_2浓度升高、海洋酸化如何影响海洋初级生产力的问题,倍受科学界关注。硅藻对海洋初级生产力的贡献达40%以上。为此,认识硅藻对UVR和CO_2浓度变化的响应,有重要意义。本文以浮游类硅藻的小新月菱形藻为研究材料,探讨了其光合作用及生长对UVR和CO_2浓度变化的响应,并研究了CO_2和UVR对这种藻的耦合效应,其主要结果如下:UVR导致的胞内活性氧(ROS)含量的升高,加速了细胞质膜的氧化(生成氧化产物丙二醛,MDA)。PAR显着降低PSII的光化学效率,而UVR进一步下调PSII的光化学效率。阳光UVR也抑制了小新月菱形藻的光合作用。在通常海水中,小新月菱形藻pH补偿点可达到10.08,实际光合放氧速率远远高于理论最大CO_2供应速率;K_(0.5)(HCO_3~-)不随pH的变化而变化;胞外碳酸酐酶(CAext)抑制剂和总碳酸酐酶抑制剂均对光合速率产生抑制,显示了小新月菱形藻主动吸收CO_2和HCO3-的碳浓缩机制(CCM)。CO_2浓度降低或光照强度升高,都导致光合作用对无机碳的亲和力升高。增加CO_2浓度(800ppm),明显地下调了该藻的CCM,对生长速率没有显着影响。高CO_2浓度导致的pH降低,胁迫细胞生理,使得呼吸速率增加,电子传递速率和光合作用下降。在室外高光条件下,细胞的光化学效率中午时间段明显下降,CO_2加富导致的pH下降进一步下调了光化学效率。UVR,无论在低CO_2还是高CO_2条件下,均导致了光系统II与I之间电子传递速率的下降,而对生长的影响,则表现出不一致性,高CO_2条件下UVR对生长的抑制作用下降。CO_2浓度增加,尽管没有显着地促进小新月菱形藻的生长,但下调了其CCM,使得其光合作用对无机碳的亲和力下降,呼吸作用增大,并降低了其电子传递速率。UVR降低电子传递速率,影响光合作用与生长,对该藻的生理胁迫作用,在高CO_2条件下有所下降。
参考文献：
[1]. 海洋微藻对UV-B辐射增强与CO_2加富共同作用的复合响应[D]. 于娟. 中国海洋大学. 2004
[2]. Co_2浓度升高对微藻类生长和光合作用影响的研究[D]. 杨英. 汕头大学. 2001
[3]. CO_2浓度升高和温度升高对铜绿微囊藻产毒量以及微囊藻毒素合成酶基因转录的影响[D]. 高欣. 华中师范大学. 2013
[4]. CO_2浓度升高和温度上升对斜生栅藻诱导型防御的影响[D]. 崔桂莲. 南京师范大学. 2015
[5]. 碳限制背景下大型海藻光合功能响应的研究[D]. 姜恒. 华南理工大学. 2016
[6]. 几种微藻对水体酸化的生理响应[D]. 石蕾. 青岛科技大学. 2018
[7]. 内置LED光源的新型平板式光生物反应器用于微藻高效固定CO_2[D]. 李永富. 中国海洋大学. 2014
[8]. 不同环境条件下大型海藻生理功能对海水中NH_4~+增高的响应[D]. 秦梅. 华南理工大学. 2014
[9]. 大气CO_2升高和UV-B增强对地木耳生长及抗氧化系统的影响[D]. 周智. 华中农业大学. 2012
[10]. 阳光紫外辐射和CO_2加富对硅藻小新月菱形藻的影响[D]. 吴晓娟. 汕头大学. 2009
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