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IAA 对球等鞭金藻和棕鞭藻生长及总脂含量的影响 梁英 孟祥荣 范丽敏 田传远 黄徐林 海水养殖教育部重点实验室(中国海洋大学) 摘 要： 本文研究了 0.15mg/L 的 3-吲哚乙酸 (IAA) 对球等鞭金藻 (Isochrysis galbana) 和 0.13mg/L 的 IAA 对棕鞭藻 (Ochromonas neopolitana) 的叶绿素荧光参数 (PSII 最大光能转化效率 Fv/Fm、相对电子传递速率 rETR、光化学淬灭 qP) 、细胞密度、叶绿素含量、总脂含量及脂肪酸组成的影响研究表明, 球等鞭金藻和棕鞭藻进行光合作用和生长的最适 IAA 浓度分别为 0.1 和0.25mg/L此条件下, 2 株藻的 Fv/Fm、rETR、qP、细胞密度和叶绿素含量均显著高于对照组和其它处理组其中, 球等鞭金藻的细胞密度和叶绿素含量分别比对照组增加了 32.6%和 37.1%, 总脂含量显著高于其它处理组, 但与对照组差异不显著 (P>0.05) ;棕鞭藻的细胞密度和叶绿素含量在 IAA 浓度为 0.25mg/L时分别比对照组增加了 48.7%和 34.4%, 总脂含量在 IAA 浓度为 0.5mg/L 时显著高于对照组和其它处理组, 但与 0.25mg/L 处理组差异不显著 (P>0.05) 。

0.1mg/L 的 IAA 浓度对球等鞭金藻 DHA (二十二碳六烯酸) 的合成有促进作用, 但对其它各脂肪酸 (14:0、16:0、16:1n-7 和 18:1n-9) 含量均无显著影响;0.25mg/L 的 IAA 浓度促进了棕鞭藻 DHA 和多不饱和脂肪酸的合成研究结果表明, 球等鞭金藻和棕鞭藻进行生长和油脂积累的最适 IAA 浓度分别为 0.1 和0.25mg/L, 此结果为 2 株藻的大规模培养提供了理论依据关键词： 球等鞭金藻; 棕鞭藻; 3-吲哚乙酸 (IAA) ; 生长; 叶绿素荧光参数; 总脂含量; 脂肪酸; 作者简介：梁英 (1967-) , 女, 博士, 教授, 主要从事微藻生理生化研究E-mail:yliang@收稿日期：2017-04-12基金：“十二五”国家科技支撑计划项目 (2011BAD14B01) Effect of IAA on Growth and Total Lipid Content of Isochrysisgalbanaand Ochromonas neopolitanaLIANG Ying MENG Xiang-Rong FAN Li-Min TIAN Chuan-Yuan HUANG Xu-Lin The Key Laboratory of Mariculture (Ocean University of China) , Ministry of Education; Abstract： Effect of IAA at 0.15 and 0.13 mg/L on the maximal photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm) , relative electron transport rate (rETR) , photochemical quenching (qP) , cell density, chlorophyll content, total lipid content and fatty acid composition of Isochrysis galbana and Ochromonas neopolitana was investigated, respectively.The results showed that the optimal IAA concentration for the photosynthesis and growth of I.galbanaand O.neopolitana was 0.1 and 0.25 mg/L, respectively, at which, Fv/Fm, rETR, qP, cell density and chlorophyll content of two microalgae were all higher than those of control and those at other concentrations.Compared with control, the cell density and chlorophyll content of I.galbanaincreased by 32.6% and 37.1%, respectively.Its total lipid content was higher than that at other concentrations but similar to that of control.For O.neopolitana, the cell density and chlorophyll content at 0.25 mg/L increased by 48.7%and 34.4%, respectively, however the highest total lipid content of this alga was detected at 0.5 mg/L, which was similar to that at 0.25 mg/L.For fatty acid composition, the 0.1 mg/L IAA enhanced the synthesis of DHA, but not other fatty acid components (14:0, 16:0, 16:1 n-7, 18:1 n-9) .The 0.25 mg/L IAA enhanced the synthesis of both DHA and other polyunsaturated fatty acids of O.neopolitana.Our findings indicated that the optimal IAA concentration for the growth and oil accumulation of I.galbanaand O.neopolitana was 0.1 mg/L and 0.25 mg/L, respectively, which provided the theoretic basis for large scale cultivation of two microalgae.Keyword： Isochrysis galbana; Ochromonas neopolitana; indole-3-acetic acid (IAA) ; growth; chlorophyll fluorescence parameter; total lipid content; fatty acid; Received： 2017-04-12近年来, 微藻由于光合效率高、生长周期短、脂质含量高等特点, 逐渐成为生产生物柴油的新兴原料[1]。

目前, 利用微藻生产生物柴油的过程可分为 4 个步骤:微藻培养、微藻收获、脂质提取和酯交换反应其中, 微藻培养是生物柴油生产中成本最高、技术最难的步骤之一, 也是最基本的上游工序, 因为它不仅影响着其它 3 个步骤, 也决定着脂质的产量和质量[2]为了实现微藻的高密度培养, 提高微藻培养的经济可行性, 许多研究者研究了有机/无机碳源、盐度、光照强度、营养盐等对微藻生长的影响[3-4], 但效果不是很好, 因此需要寻找更有效地提高微藻生物量和脂质产量的方法植物激素是一类微量有机物质, 对植物的生命活动有重要的调节控制作用[5]近年来, 将其应用于藻类的研究也逐渐开展起来[2,6]钱领等[6]研究了 3 种植物激素对巴氏杜氏藻 HL-1 (Dunaliella bardawil HL-1) 生长和脂类含量的影响, 结果表明, 适量添加植物激素可有效促进该藻的生长和脂质含量Park等[2]分析了利用植物激素来实现微藻大规模生产的经济可行性, 发现相比额外添加碳源等物质的成本, 添加植物激素不仅有助于降低生产成本而且可提高生物燃料利用的效率3-吲哚乙酸 (IAA) 是最早发现、最常见的一类植物激素, 控制着包括细胞分裂和增大、组织分化、顶端优势、光和重力响应等生理过程[7], 具有促进细胞伸长、扦插枝条生根和延缓叶片衰老等功能[8]。

已有研究报道[9-13], IAA 能促进和刺激许多微藻如蛋白核小球藻 (Chlorella pyrenoidosa) [9]、被甲栅藻 (Scenedes musarmatus) [10]、单歧藻 (Tolypohtrax) [11]、盾卵形藻小型变种 (Cocconeis scutellum var.) [12]和小球藻 (Chlorella vulgari) [13]等的生长, 且相比于其它植物激素, IAA的促进效果最佳[6]目前, 国内外相关研究较多的集中在 IAA 对绿藻门 (Chlorophyta) 部分藻株的影响, 对金藻门 (Chrysophyta) 藻株的研究较少球等鞭金藻 (Isochrysis galbana) 是一类无细胞壁的单细胞微藻, 其个体小、易消化、富含多糖及多不饱和脂肪酸, 具有很高的营养价值和饵料价值[14-15]同时, 该藻在适宜的环境中生长快、产量高、含有较高的油脂含量 (40%) , 是一株很有潜力的产油藻株[16]棕鞭藻 (Ochromonas neopolitana) 属于金藻门、金胞藻目 (Chrysomonadales) 、棕鞭金藻科 (Ochromonadaceae) 、棕鞭藻属 (Ochromonas) 。

其个体小、无细胞壁, 目前对该藻的研究较少, 仅见范丽敏等[17-18]报道的营养盐浓度对棕鞭藻生长和总脂含量的影响本文以球等鞭金藻和棕鞭藻为实验材料, 研究了不同 IAA 浓度对 2 株藻的叶绿素荧光参数、细胞密度、叶绿素含量、总脂含量和脂肪酸组成的影响, 拟找出合适的 IAA 浓度来促进 2 株微藻的生长和总脂积累, 以期为 2 株藻的大规模培养提供一定的理论依据1 材料与方法1.1 实验藻种藻种是中国海洋大学微藻种质库分离纯化的球等鞭金藻 (Isochrysis galbana, MACC/H24) 和棕鞭藻 (Ochromonas neopolitana, MACC/H32) 1.2 微藻培养实验在 1 000mL 的三角烧瓶中进行, 根据预实验结果, 将处于指数生长期的球等鞭金藻和棕鞭藻分别接种到 IAA 浓度分别为 0.1、0.5、1、1.5、5 mg/L 和0.1、0.25、0.5、1、3mg/L 的 f/2 培养基[19]中, 以 0mg/L 的 IAA 组作为对照每个处理组除了 IAA 浓度不同之外, 均在盐度 31, 温度 25℃, 光照强度100μmol·m·s (连续光照) 的条件下进行培养。

每个处理组设 3 个平行, 培养过程中连续充气, 培养时间为 10 天1.3 参数的测定1.3.1 叶绿素荧光参数、叶绿素含量和细胞密度的测定每天定时取样, 叶绿素荧光参数 (F v/Fm、rETR 和 qP) 按文献[20]的方法测定;叶绿素含量按文献[21]的方法测定;细胞密度用血球计数板测定, 测 4 次取平均值1.3.2 总脂含量和脂肪酸组成的测定在指数生长末期离心收获, 冷冻干燥后按照改进的 Bligh-Dyer[22] (简称 BD) 法测定其总脂含量 (占干重的百分比) 脂肪酸样品的处理按照改进的 Lepage和 Roy[23]的方法, 先对冷冻干燥的球等鞭金藻和棕鞭藻样品进行甲酯化, 然后用 1m。