黑龙江省高寒地区微藻的分离鉴定以及能源藻株的筛选

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190700464

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (26): 33-43.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20190700464

黑龙江省高寒地区微藻的分离鉴定以及能源藻株的筛选

周宇航¹^,²(), 李琪¹^,², 何平¹^,², 葛菁萍¹^,², 平文祥¹^,², 凌宏志¹^,²()

¹微生物黑龙江省高校重点实验室/黑龙江大学生命科学学院,哈尔滨 150080
²黑龙江大学农业微生物技术教育部工程研究中心,哈尔滨 150500

收稿日期:2019-07-22 修回日期:2019-09-30 出版日期:2020-09-15 发布日期:2020-09-14
通讯作者: 凌宏志
作者简介:周宇航,男,1993年出生,黑龙江齐齐哈尔人,硕士研究生,研究方向：生物学。通信地址：150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号,Tel：0451-86609016,E-mail：zhouyuhang126yx@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金面上项目“从2.3丁二醇代谢角度构建工程微生物群体及其生态学机制研究”(31570492);国家自然科学基金面上项目“副干酪乳杆菌与枯草芽孢杆菌等菌群种间关系及协同合作策略的研究”(31470537);黑龙江省高等学校科技创新团队“农业微生物发酵技术”(2012td009);黑龙江省高校基本科研业务费黑龙江大学专项资金项目(KJCX201818)

Isolation and Identification of Microalgae and Screening of Energy Algae Species in Alpine Region of Heilongjiang Province

Zhou Yuhang¹^,²(), Li Qi¹^,², He Ping¹^,², Ge Jingping¹^,², Ping Wenxiang¹^,², Ling Hongzhi¹^,²()

¹Key Laboratory of Microbiology of Heilongjiang Province, Life Science College, Heilongjiang University, Harbin 150080
²Agricultural Microorganisms Technology Education Engineering Research Center, Harbin 150500

Received:2019-07-22 Revised:2019-09-30 Online:2020-09-15 Published:2020-09-14
Contact: Ling Hongzhi

摘要/Abstract

摘要：

为了获得油脂高产的优良藻株,探究不同藻株的生长情况及产油情况。本研究以黑龙江省大庆地区湖泊作为研究对象采集水样,共分离筛选获得8株藻株,通过形态学与分子生物学手段对藻株进行种属鉴定;同时利用RDA分析藻株种类与采样湖泊理化因素之间的关系;对藻株的生长情况、脂质合成以及副产物含量进行了研究。结果表明HDL01、HDL04、HDL05和HDL07的生物量与某些环境因子之间呈正相关。单针藻(Monoraphidium convolutum) HDL08的生物量增长率和脂质增长率仅次于HDL01,为0.077±0.006 g/(L·d)和5.994±0.003 mg/(L·d)。结合微藻的脂质组成、副产物含量分析,发现HDL08有作为生产生物柴油供试藻株的潜力,这对丰富中国藻种资源和利用微藻生产生物柴油提供一定的支撑。

关键词: 单针藻, 分离, 鉴定, 油脂, 虾青素, 类胡萝卜素

Abstract:

The objectives are to obtain an excellent strain of algae with high oil production, and explore the growth and oil production of different algae strains. In this study, water samples were collected from lakes in Daqing area of Heilongjiang Province. A total of 8 algae strains were isolated and screened. Species identification of algal strains was carried out by morphological and molecular biological methods. At the same time, the relationship between the algae species and the physical and chemical factors of the lake was analyzed by RDA. The growth, lipid synthesis and by-product content of the algae strain were studied. The results showed that the biomass of HDL01, HDL04, HDL05 and HDL07 were positively correlated with some environmental factors. The biomass growth rate and lipid growth rate of Monoraphidium convolutum HDL08 were second only to that of HDL01, which was 0.077±0.006 g/(L·d) and 5.994±0.003 mg/(L·d), respectively. Combined with the analysis of lipid composition and by-product content of algal strains, it was found that HDL08 had the potential to produce biodiesel for the test algae strain, which provided a certain support for enriching Chinese algae resources and using microalgae to produce biodiesel.

Key words: Monoraphidium convolutum, isolation, identification, lipid, astaxanthin, carotenoids

中图分类号:

S182

周宇航, 李琪, 何平, 葛菁萍, 平文祥, 凌宏志. 黑龙江省高寒地区微藻的分离鉴定以及能源藻株的筛选[J]. 中国农学通报, 2020, 36(26): 33-43.

Zhou Yuhang, Li Qi, He Ping, Ge Jingping, Ping Wenxiang, Ling Hongzhi. Isolation and Identification of Microalgae and Screening of Energy Algae Species in Alpine Region of Heilongjiang Province[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(26): 33-43.

图/表 16

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参数	兰德湖	滨洲湖	萨北湖	黎明湖
经纬度	46.64°N 125.13°E	46.62°N 125.15°E	46.67°N 125.13°E	46.59°N 125.14°E
电导率/(μS/cm)	1208	397	1347	413
TDS/(g/L)	35.2	11.58	39.2	12.05
盐度/%	0.06	0.02	0.08	0.02
pH	7.0~7.5	6.5~7.0	8.0~8.5	6.5~7.0
温度/℃	20.9	21	20.5	21
色度	10	4	15	4.3
磷/(mg/L)	0.147	0.04	0.08	0.03
总氮/(mg/L)	1.34	0.64	2.91	0.854
亚硝基氮/(μg/L)	0.571	1.428	29.428	0.285
氨氮/(mg/L)	0.754	0.38	1.36	0.152
溶解氧/(mg/L)	3.4	2.96	2.7	3.18
有机质/(mg/L)	14.46	9.66	31.52	10.42
Fe³⁺/(μg/L)	0.027	0.173	0.017	0.004
Mg²⁺/(μg/L)	14.144	6.476	14.902	9.96
Mn²⁺/(μg/L)	0.024	0	0.053	0.032
Ca²⁺/(μg/L)	161.03	228.375	137.825	195.08

参数	兰德湖	滨洲湖	萨北湖	黎明湖
经纬度	46.64°N 125.13°E	46.62°N 125.15°E	46.67°N 125.13°E	46.59°N 125.14°E
电导率/(μS/cm)	1208	397	1347	413
TDS/(g/L)	35.2	11.58	39.2	12.05
盐度/%	0.06	0.02	0.08	0.02
pH	7.0~7.5	6.5~7.0	8.0~8.5	6.5~7.0
温度/℃	20.9	21	20.5	21
色度	10	4	15	4.3
磷/(mg/L)	0.147	0.04	0.08	0.03
总氮/(mg/L)	1.34	0.64	2.91	0.854
亚硝基氮/(μg/L)	0.571	1.428	29.428	0.285
氨氮/(mg/L)	0.754	0.38	1.36	0.152
溶解氧/(mg/L)	3.4	2.96	2.7	3.18
有机质/(mg/L)	14.46	9.66	31.52	10.42
Fe³⁺/(μg/L)	0.027	0.173	0.017	0.004
Mg²⁺/(μg/L)	14.144	6.476	14.902	9.96
Mn²⁺/(μg/L)	0.024	0	0.053	0.032
Ca²⁺/(μg/L)	161.03	228.375	137.825	195.08

编号	采样点	名称	细胞大小	细胞形态	培养特征
HDL01	黎明湖	小球藻	直径3~5 μm	单细胞圆形	绿色,细胞不易沉降
HDL02	滨洲湖	微芒藻	直径4~8 μm	单细胞圆形	绿色,细胞不易沉降
HDL03	黎明湖	微芒藻	直径4~8 μm	单细胞圆形	深绿色,细胞不易沉降
HDL04	萨北湖	栅列藻	宽4~6 μm,长10~15 μm	2×4×长形细胞排列有鞭毛	深绿色,细胞不易沉降
HDL05	滨洲湖	微芒藻	直径5~7 μm	单细胞圆形	绿色,细胞不易沉降
HDL06	兰德湖	栅列藻	宽4~6 μm,长8~12 μm	2×4×长形细胞排列有鞭毛	深绿色,细胞不易沉降
HDL07	黎明湖	栅列藻	宽2~5 μm,长5~7 μm	两细胞聚集	黄绿色,细胞不易沉降
HDL08	萨北湖	单针藻	宽2~4 μm,长5~7 μm	单细胞月牙形	深绿色,细胞不易沉降

编号	采样点	名称	细胞大小	细胞形态	培养特征
HDL01	黎明湖	小球藻	直径3~5 μm	单细胞圆形	绿色,细胞不易沉降
HDL02	滨洲湖	微芒藻	直径4~8 μm	单细胞圆形	绿色,细胞不易沉降
HDL03	黎明湖	微芒藻	直径4~8 μm	单细胞圆形	深绿色,细胞不易沉降
HDL04	萨北湖	栅列藻	宽4~6 μm,长10~15 μm	2×4×长形细胞排列有鞭毛	深绿色,细胞不易沉降
HDL05	滨洲湖	微芒藻	直径5~7 μm	单细胞圆形	绿色,细胞不易沉降
HDL06	兰德湖	栅列藻	宽4~6 μm,长8~12 μm	2×4×长形细胞排列有鞭毛	深绿色,细胞不易沉降
HDL07	黎明湖	栅列藻	宽2~5 μm,长5~7 μm	两细胞聚集	黄绿色,细胞不易沉降
HDL08	萨北湖	单针藻	宽2~4 μm,长5~7 μm	单细胞月牙形	深绿色,细胞不易沉降

藻株编号	比生长速率(/d)	生物量/(g/L)	生物量增长率/[g/(L·d)]	含油量/(mg/g)	脂质增长率/[mg/(L·d)]
HDL01	0.153±0.001a	0.585±0.044b	0.090±0.007a	12.787±0.641a	6.440±0.003a
HDL02	0.087±0.007de	0.619±0.029ab	0.054±0.003c	7.524±0.588e	3.787±0.002g
HDL03	0.097±0.018d	0.515±0.024c	0.050±0.011cd	10.604±0.433c	5.325±0.006d
HDL04	0.078±0.001e	0.261±0.025e	0.020±0.002f	8.949±0.072d	4.485±0.001e
HDL05	0.094±0.007d	0.464±0.025d	0.044±0.001de	11.215±0.177bc	5.632±0.001c
HDL06	0.114±0.002c	0.193±0.028f	0.022±0.003f	7.455±0.346e	3.741±0.001h
HDL07	0.133±0.005b	0.275±0.021e	0.037±0.002e	8.370±0.127de	4.203±0.001f
HDL08	0.121±0.005bc	0.641±0.026a	0.077±0.006b	11.910±0.509ab	5.994±0.003b

黑龙江省高寒地区微藻的分离鉴定以及能源藻株的筛选

Isolation and Identification of Microalgae and Screening of Energy Algae Species in Alpine Region of Heilongjiang Province

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脂肪酸		藻株编号
脂肪酸		HDL01	HDL02	HDL03	HDL04	HDL05	HDL06	HDL07	HDL08
饱和脂肪酸	C10:0 葵酸				0.41	0.13
	C11:0 十一烷酸						1.15
	C12:0 十二烷酸					0.16
	C13:0 十三酸		1.12		1.43	8.64	18.88	0.74
	C14:0 十四酸		1.06						0.39
	C16:0 棕榈酸	19.61	22.61	2.43	2.29	0.51		29.11	20.37
	C18:0 硬脂酸								0.29
	C24:0 二十四烷酸							0.75
单不饱和脂肪酸	C8:1 辛酸		0.66
	C10:1 十烯酸				30.46
	C12:1 十二烯酸					4.14
	C15:1 十五烯酸						2.24
	C16:1 十六碳烯酸	1.16		2.34			0.82		5.58
	C18:1 十八碳烯酸		2.67	8.11		19.37	9.23	9.92	11.59
	C22:1 二十二烯酸		6.88			1.96	6.03	4.15
多不饱和脂肪酸	C11:3 十一碳三烯酸		1.35
	C16:2 十六碳二烯酸	2.14		2.35					1.15
	C16:3 十六碳三烯酸	3.56							0.84
	C16:4 十六碳四烯酸	15.11		1.03	10.66				7.58
	C18:2 十八碳二烯酸	7.42	12.01	21.27	2.73	29.49	12.09	5.3	7.43
	C18:3 十八碳三烯酸	31.97	31.65	7.73		0.08	24.08	19.39	17.64
	C18:4 十八碳四烯酸	3.18				10.08	10.49	9.65	2.52
	C20:3 二十碳三烯酸					5.42			0.53
	C21:5 二十一碳五烯酸				29.38
汇总	SFA 饱和脂肪酸	19.61	24.76	2.43	4.13	9.44	20.03	30.6	21.05
	MUFA 单不饱和脂肪酸	1.16	10.21	10.45	30.46	25.47	18.32	14.07	17.17
	PUFA 多不饱和脂肪酸	63.38	45.01	32.38	42.77	45.07	46.66	34.34	37.69
	其他	15.85	20.02	54.74	22.64	20.02	14.99	20.99	24.09

藻株	虾青素含量/(mg/mL)	藻蛋白含量/(mg/mL)	叶绿素含量/(mg/g)	胡萝卜素含量/(mg/g)
HDL01	0.156±0.014a	0.195±0.001b	10.790±0.563a	2.872±0.202a
HDL02	0.015±0.002f	0.087±0.003f	5.603±0.447c	1.470±0.020c
HDL03	0.041±0.003e	0.113±0.003e	6.240±0.417c	0.677±0.130ef
HDL04	0.005±0.001g	0.106±0.002e	5.973±0.513c	0.493±0.090f
HDL05	0.010±0.001fg	0.140±0.003d	4.153±0.585d	0.803±0.072e
HDL06	0.051±0.001d	0.120±0.002e	10.259±0.675a	1.186±0.116d
HDL07	0.105±0.002b	0.176±0.029c	8.467±0.299b	1.953±0.132b
HDL08	0.090±0.001c	0.243±0.004a	3.883±0.475d	1.047±0.042d

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