鱼腥藻7120的混合营养生长及其生理特征
文献类型：学位论文
| 作者 | 喻国策 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2001-06 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 欧阳藩 |
| 关键词 | 鱼腥藻7120 混合营养培养 生理特征 光生物反应器 代谢通量分析 |
| 其他题名 | Mixotrophic growth of anabaena sp. PCC 7120 and its physiological characteristics |
| 学位专业 | 生化工程 |
| 中文摘要 | 微藻是人类获取食品、药物、精细化学品和能源的日趋重要的生物资源，微藻细胞的大规模高效培养是微藻资源开发利用的关键环节。目前，微藻主要采用光自养的培养方式，但光自养培养主要依赖于光的供应和调控，细胞培养密度一般比较低，下游处理成本高。以对有机底物的利用为基础的微藻混合营养培养具有可降低光的需求、可借鉴已有的异养微生物的培养技术和实现高细胞密度培养等优势，是微藻培养技术的最新发展之一。为增进对微藻细胞混合营养生长的认识和为大规模混合营养培养提供基础，本文考察了有机碳源对鱼腥藻7120生长的影响，揭示了鱼腥藻7120混合营养生长的动力学和部分生理特征，并进行了鱼腥藻7120在光生物反应器中混合营养培养的探索。本文主要进行了以下几方面的工作：(1)有机碳化合物对鱼腥藻7120生长的影响在BG一11培养基中添加多种有机碳化合物对鱼腥藻7120进行培养。结果表明，鱼腥藻7120能够利用葡萄糖进行混合营养生长，但不能利用葡萄糖进行化能异养生长和光激活的化能异养生长，对葡萄糖有轻微的光异养表现。乙酸、蔗糖、乙醇和甘油对鱼腥藻7120生长的影响不很显著，乳酸、柠檬酸、谷氨酸和甘氨酸表现出明显的抑制作用。葡萄糖浓度在0一309几范围内变化时，在光强160协Em一，s一，和16件Em一25一，下，混合营养生长的最大细胞密度分别可以达到光自养生长的3.4倍和5.3倍。但细胞利用葡萄糖的程度比较有限。鱼腥藻7120在葡萄糖浓度为3 glL时混合营养生长的饱和光强约为80林Em一2s一‘，连续光照比间歇光照对细胞的光自养生长和混合营养生长有利。鱼腥藻7120在含氮培养基中的光自养生长和混合营养生长优于在无氮培养基中。(2)鱼腥藻7120混合营养生长的主要生理特征通过比较鱼腥藻7120光自养生长和混合营养生长细胞的室温可见光吸收光谱、低温荧光发射光谱、光合放氧和呼吸耗氧、乙醇酸分泌和葡萄糖激酶的活力发现，与光自养生长细胞相比较，混合营养生长细胞类胡萝卜素和藻胆色素的含量相对降低，表明细胞对光的需求减少；混合营养生长细胞光系统nC PSII )相对于光系统I CPSI）的荧光发射强度提高，从PSI1向PSI的能量传递过程可能受阻；混合营养生长细胞在一定的较高光强下光合放氧速率增大，暗呼吸速率不变；饱和光强降低，补偿点光强升高；混合营养生长细胞乙醇酸分泌速率降低，光合作用对于光呼吸作用的相对活性提高；混合营养生长细胞葡萄糖激酶活力增大，组成型的葡萄糖激酶可以进一步被外源葡萄糖所诱导。 (3)鱼腥藻7120在光生物反应器中的混合营养培养在1.8 L鼓泡塔式光生物反应器和巧L含内光源气升式光生物反应器中对鱼腥藻7120进行光自养和混合营养培养。结果表明，鱼腥藻7120在光生物反应器中的混合营养生长总是优于对应的光自养生长。在气升式光生物反应器培养中，在通入含3%C.：空气的情况下葡萄糖的存在仍可以进一步促进细胞的生长，最大细胞密度达到1.93 gIL o某一适中的光强比过高或过低的光强对细胞的混合营养生长更为有利。以Monod模型和Aiba模型为基础建立的动力学模型比较好地描述了气升式光生物反应器中的光自养生长和混合营养生长，并且，模型分析表明，混合营养生长的最大比生长速率高于光自养生长，混合营养生长对光的需求比光自养生长有所降低。（4）鱼腥藻7120混合营养培养过程的代谢通量分析根据文献数据和实验数据建立了鱼腥藻细胞生物合成的计量关系模型，并利用此模型对鱼腥藻7120细胞在气升式光生物反应器中光自养和混合营养生长的对数生长阶段进行了代谢通量分析。结果表明，葡萄糖的利用在一定程度上影响和改变了细胞初级碳代谢的流动状况，混合营养生长过程比光自养生长过程磷酸戊糖途径氧化性分支的反应程度明显加强，葡萄糖没有仅作为碳源或仅作为能源被细胞利用，细胞在生长前期比生长后期可能更多地把葡萄糖作为碳源使用，在生长后期比生长前期可能更多地把葡萄糖用作能源。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-26 |
| 页码 | 138 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1908]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 喻国策. 鱼腥藻7120的混合营养生长及其生理特征[D]. 中国科学院研究生院. 2001. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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