摘要黄丝藻(Tribonema.minus)能够吸收高氮水体中广泛存在的亚硝态氮同时转化为生物质资源。但在开放式培养过程中黄丝藻面临着亚硝态氮抑制和单细胞微藻污染的挑战。本实验选用油脂含量高、自絮凝、易于采收的黄丝藻作为研究对象,探究不同浓度的游离和解离亚硝态氮对T.minus生长、光合活性、叶绿体蛋白、理化组成以及脂肪酸成分的变化的影响。尝试添加NaHCO3提高T.minus对游离亚硝态氮的耐受,以及使用游离亚硝态氮控制T.minus培养中单细胞微藻(普通小球藻,Chlorella.vulgaris和斜生栅藻,Tetradesmus.obliquus)污染问题。研究主要内容如下:<br> 1.本实验研究了游离和解离亚硝态氮对T.minus生长的影响。结果显示:当培养体系pH值为6.5时,游离亚硝酸对T.minus抑制域为130μg/L。环境光强为500μmol·m-2·s-1时,混合氮源组培养第7天解离亚硝态氮浓度为164mg/L的条件下,相较于对照组,生长抑制率为41.18%。单一亚硝态氮组相比较混合氮源组生物量降低18.19%。表明在高光强下解离亚硝态氮对T.minus产生抑制作用,而硝酸盐存在的条件下会竞争T.minus对亚硝态氮的吸收,减轻抑制作用。游离亚硝态氮阻碍T.minus的蛋白质和碳水化合物的合成,促进油脂的合成。而解离亚硝态氮条件下能够促进蛋白质的生成,此外,在不同的培养环境中,随着亚硝态氮含量的增加,脂肪酸从单不饱和脂肪酸逐渐向多不饱和脂肪酸转化。<br> 2.本实验探究了游离和解离亚硝态氮对T.minus胞内亚硝态氮的动态积累、光合作用的影响,以及游离亚硝态氮在混养模式下对单细胞微藻的控制作用。结果显示:在pH6.5培养条件下高浓度的游离亚硝态氮(130μg/L)在培养的1-5天,亚硝态氮还原酶(NiR)值不断下降至低于初始值,胞内亚硝态氮含量积累量为93.75μg/g,T.minus的光系统II(PSII)的光合结构被迅速破坏。在高光强条件下培养的第7天164mg/L解离亚硝态氮比对照组的生物量下降21.88%,高浓度解离亚硝态氮使得光反应中心关闭的比例增加,热耗散值增加,吸收的光量子无法正常传递到光系统I(PSI)侧用于碳固定生成有机质。添加NaHCO3为碳源时能够明显提高NiR活性,降低T.minus胞内亚硝态氮含量,提高T.minus对游离亚硝态氮的耐受,Fm/Fv的值相较于未添加碳源组整体提高8%-10%。在T.minus和T.obliquus混合培养(1:1)中,70μg/L和100μg/L的游离亚硝态氮能够很好的抑制T.obliquus生长,达到控制的目的。在混养中使用不同的接种比例模拟T.minus培养过程中的不同污染程度,在100μg/L的游离亚硝态氮处理后,对T.obliquus的不同污染程度均有较好的控制作用,对于C.vulgaris只在污染初期(1:20)表现出较好的控制效果,而在污染的中后期(1:10、1:5)控制效果不理想,在培养的第5天T.minus生物量仅为C.vulgaris的2.2倍、1.4倍。<br> 3.本实验探究游离和解离亚硝态氮对T.minus光能转化和叶绿体蛋白质影响。OJIP参数显示130μg/L的游离亚硝态氮处理组在第1天的J相值显著低于其他处理组,第3天特征点消失。表明高浓度的游离亚硝态氮可以在短时间内加快T.minus对初级电子受体(QA)的还原,增加单位反映中心能量的吸收,以维持能量平衡。后期光电子的捕获和吸收比率不断下降,对质体醌库(PQ)以及PSI反应中心产生抑制作用,导致光合电子传递链无法正常工作。游离亚硝态氮胁迫作用下T.minus蛋白的表达差异主要集中为光合反应中心,能量生成以及膜功能。<br> 高光强下解离亚硝态氮对T.minus的抑制作用相对有限,OJIP参数显示在高光强下164mg/L的解离亚硝态氮处理后第3天时各处理组趋于平衡,表明在强光照下T.minus进行积极的光修复。T.minus蛋白表达的胁迫表现为氮的同化、光合活性、脂肪酸合成等功能。表明在高光强下T.minus叶绿体光合系统被抑制,氮化物的代谢异常,光合传递链以及蛋白合成功能受到抑制。<br> 添加NaHCO3促进了T.minus的生长和代谢。OJIP参数显示130μg/L的游离亚硝态氮处理组PSII积累的光电子能够快速的传递到PSI侧应用于碳固定,一定程度上缓解游离亚硝态氮抑制作用。差异蛋白表达量高于未处理组,特别是在细胞组分和分子功能方面。具体表现为光合作用相关以及能量代谢系统蛋白的上调。
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