荧光和LED光源对雨生红球藻生长的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0341

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (32): 158-164.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0341

• 水产·渔业 • 上一篇

荧光和LED光源对雨生红球藻生长的影响

祁剑飞¹(), 王俊²(), 巫旗生¹, 周小文³, 袁泽珲³, 宁岳¹, 邹双燕³, 贾圆圆³

¹ 福建省水产研究所/福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建厦门 361013
² 厦门海洋职业技术学院，福建厦门 361102
³ 平潭综合实验区农业农村发展服务中心，福州 350400

收稿日期:2025-04-28 修回日期:2025-09-18 出版日期:2025-11-18 发布日期:2025-11-18
通讯作者:
王俊，男，1984年出生，讲师，博士，主要从事海洋生物研究。通信地址：361102 福建省厦门市翔安区洪钟大道4566号，E-mail：wangjun@xmoc.edu.cn。
作者简介:
祁剑飞，男，1984年出生，副研究员，硕士，主要从事水产养殖研究。通信地址：361013 福建省厦门市湖里区东渡海山路7号，E-mail：qijianfei007@163.com。
基金资助:
福建省科技计划省属公益类项目“牡蛎幼虫活藻替代饵料的研制”(2022R1013003); 福建省种业创新与产业化工程项目“鲍种业创新与产业化开发”(2021FJSCZY02); 现代农业产业技术体系建设专项“国家贝类产业技术体系”(nycytx-49)

Effects of Fluorescence and LED Light Sources on Growth of Haematococcus pluvialis

QI Jianfei¹(), WANG Jun²(), WU Qisheng¹, ZHOU Xiaowen³, YUAN Zehui³, NING Yue¹, ZOU Shuangyan³, JIA Yuanyuan³

¹ Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province/ Fisheries Research Institute of Fujian, Xiamen, Fujian 361013
² Xiamen Ocean Vocational College, Xiamen, Fujian 361102
³ Agricultural and Rural Development Service Center of Pingtan Comprehensive Pilot Zone, Fuzhou 350400

Received:2025-04-28 Revised:2025-09-18 Published:2025-11-18 Online:2025-11-18

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在探究LED光源在雨生红球藻培养中的优势，为规模化培养提供更优选择。相较传统荧光光源，LED在微藻产业的应用研究相对滞后。试验选取荧光和LED两种光源，分别设置800、1000、1200 lx等3个光照强度梯度，每个梯度设置3个平行，试验周期从接种开始持续到生长至稳定期共10 d。每天检测藻细胞密度并计算生长速率，隔天检测藻液OD₆₈₀值和干重含量。结果表明：雨生红球藻在第1天~第3天均处于潜伏期，生长速率最大为0.082，第4天进入缓慢生长期，生长速率在0.110~0.232，第6 d进入指数增长期，生长速率为0.301~0.662；第7天后，同种光源下，雨生红球藻平均细胞密度、平均生长速率、OD₆₈₀值和干重含量随着光照强度的增加而增加，相同光照强度下LED光源组的上述4个指标值大于荧光光源组。其中在第9天1200 lx的光照强度下，LED组的4个指标比荧光组高8.82%~16.97%。结果表明，LED光源较荧光光源对雨生红球藻的生长更有利，在1200 lx光强下能显著提高藻细胞密度和生物量积累，且因其普遍具有节能、低散热等特性，更适合用于雨生红球藻的培养。本研究为利用LED光源规模化培养雨生红球藻以高效获取虾青素等高价值产物，提供了理论依据和数据支持。

关键词: 雨生红球藻, LED, 荧光灯, 光照强度, 光照时间, 饵料微藻

Abstract:

To study whether LED lights have more advantages in the cultivation of Haematococcus pluvialis, we selected two light sources, fluorescence and LED, and set three light intensity grades of 800 lx, 1000 lx and 1200 lx, respectively. During 10 days from inoculation to growth to stability period, the algae cell density and the growth rate were calculated every day, OD₆₈₀ and dry weigh were examined every two days. The results showed that, H. pluvialis in each group was in the latent period from day 1 to day 3 with maximum growth rate of 0.082, grew slowly from day 4 with growth rate of 0.110-0.232, and entered the exponential growth period on day 6 with growth rate of 0.301-0.662; from day 7, with the increase of light intensity of both light sources, the average cell density, OD₆₈₀, dry weight and average growth rate increased, while with the same light intensity, the 4 indicators in LED light sources were greater than that in fluorescent light sources, which were greater 8.82%-16.97% in 1200 lx on day 9. Therefore, the LED light sources are more beneficial for the growth of Haematococcus pluvialis compared to fluorescent light sources, significantly increasing algal cell density and biomass accumulation under a light intensity of 1200 lx. LED light sources are more advantageous in cultivation of H. pluvialis, besides of energy saving and low heat dissipation, which are recommended to use. This study provides a theoretical basis and data support for the large-scale cultivation of Haematococcus pluvialis using LED light sources to efficiently obtain high-value products like astaxanthin.

Key words: Haematococcus pluvialis, LEDs, fluorescent light sources, light intensity, light duration, feed microalgae

祁剑飞, 王俊, 巫旗生, 周小文, 袁泽珲, 宁岳, 邹双燕, 贾圆圆. 荧光和LED光源对雨生红球藻生长的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(32): 158-164.

QI Jianfei, WANG Jun, WU Qisheng, ZHOU Xiaowen, YUAN Zehui, NING Yue, ZOU Shuangyan, JIA Yuanyuan. Effects of Fluorescence and LED Light Sources on Growth of Haematococcus pluvialis[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(32): 158-164.

图/表 8

参考文献 35

[1]	MARARGALITH P Z. Production of ketocarotenoids by microalgae[J]. Appllied microbiology and biotechnology, 1999, 51(4):431-438.
[2]	ELLIOT A M. Morphology and life history of Haematococcus pluvialis[J]. Archiv für Protistenkunde, 1934,82:250-272.
[3]	殷明焱, 刘建国, 张京浦, 等. 雨生红球藻和虾青素研究述评[J]. 海洋湖沼通报, 1998, 20(2):53-62.
[4]	LORENZ R T, CYSEWSKI G R. Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin[J]. Trends in biotechnology, 2022, 18(4): 160-167. doi: 10.1016/S0167-7799(00)01433-5 URL
[5]	WADSTROM T, ALEJUNG P.Oral preparation for prophylactic and therapeutic treatment of Helicobacter sp. infection[P]. US: 6.262.316,2001-7-17.
[6]	魏东, 严小君. 天然虾青素的超级抗氧化活性及其应用[J]. 中国海洋药物, 2001, 20(4):45-50.
[7]	BAKER R T M, PFEIFFER A M, SCHONER F J, et al. Pigmenting efficacy of astaxanthin and canthaxanthin in fresh-water reared Atlantic salmon, Salmon salar[J]. Animal feed science & technology, 2002, 99(1-4): 97-106.
[8]	BUTTLE L, CRAMPTON V, WILLIAMS P. The effect of feed pigment type on flesh pigment deposition and colour in farmed Atlantic salmon, salmo salar L[J]. Aquaculture research, 2001, 32(2):103-111. doi: 10.1046/j.1365-2109.2001.00536.x URL
[9]	蔡明刚, 王杉霖. 利用雨生红球藻生产虾青素的研究进展[J]. 台湾海峡, 2003, 22(4):537-544.
[10]	蔡明刚, 李峰. 雨生红球藻规模化培养技术的研发进展[J]. 厦门大学学报(自然科学版), 2016, 55(5):733-741.
[11]	沈银武, 朱运芝, 刘永定. 不同光质对中华植生藻的影响[J]. 水生生物学报, 1999, 23(3):285-287.
[12]	王伟. 光质对中华盒形藻生长及生化组成的影响[J]. 武汉植物学研究, 1999, 17(3):197-200.
[13]	蔡阳扬, 魏彬, 丁文超. LED不同光质条件对饵料微藻小球藻生理生长的影响[J]. 中国照明电器, 2023(9):25-28.
[14]	张宝玉, 李夜光, 李中奎, 等. 温度、光照强度和pH对雨生红球藻光合作用和生长速率的影响[J]. 海洋与湖沼, 2003, 34(5):558-565.
[15]	刘建国, 张京清. 雨生红球藻光合和呼吸速率研究[J]. 海洋与湖沼, 2000, 31(5):490-495.
[16]	李颖逾, 刘建国, 林伟, 等. 雨生红球藻细胞转化、虾青素积累与光照强度的关系及不同品系间的差异性[J]. 海洋科学, 2006, 30(9):36-41.
[17]	沈渊, 蔡明刚, 黄水英, 等. 利用光生物反应器培养雨生红球藻的研究初探[J]. 海洋科学, 2010, 34(10):83-89.
[18]	YOU W L, CHEN B L, WANG J. Optimization of culture conditions of porphyridium cruentum in the flat plate photobioreactor[J]. Journal of plant resources & environment, 2006, 15(1): 30-33.
[19]	HAGEN C, GRUNEWALD K, XYLANDER M, et al. effect of cultivation parameters on growth and pigment biosynthesis in flagellated cells ofv Haematococcus pluvialis[J]. Journal of applied phycology, 2001, 13(1):79-87. doi: 10.1023/A:1008105909044
[20]	FAN L, VONSHAK A, BOUSSIBA S. Effect of temperature and irradiance on growth of Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae)[J]. Journal of phycology, 1994, 30(5):829-833. doi: 10.1111/jpy.1994.30.issue-5 URL
[21]	刘健晖, 李爱芬. 雨生红球藻在不同培养基的生长比较[J]. 生态科学, 2006, 25(2):113-115.
[22]	张士璀, 马军英, 范晓. 海洋生物技术原理和应用[M]. 北京: 海洋出版社,1997.
[23]	李道贵, 陈娜, 洪育翎, 等. 等鞭金藻培养方式及其应用研究进展[J]. 渔业研究, 2022, 44(3):294-300. doi: 10.14012/j.cnki.fjsc.2022.03.012
[24]	SARADA R, TRIPATHI U, RAVISHANKAR G A. Influence of stress on astaxanthin production in Haematococcus pluvialis grown under different culture conditions[J]. Process biochemistry, 2002, 37(6):623-627. doi: 10.1016/S0032-9592(01)00246-1 URL
[25]	王铭, 李涛, 李爱芬, 等. 光照、温度和pH对雨生红球藻光合特性的影响[J]. 水生生物学报, 2009, 33(3):400-405.
[26]	UGWU C U, AOYAGI H, UCHIYAMA H. Photobioreactors for mass cultivation of algae[J]. Bioresource technology, 2008, 99(10):4021-4028. doi: 10.1016/j.biortech.2007.01.046 pmid: 17379512
[27]	王旎, 管斌, 孔青, 等. 利用控pH流加培养法提高雨生红球藻的生物量及虾青素产量[J]. 食品与发酵工业, 2016, 42(2):120-124.
[28]	顾洪玲, 管斌, 孔青, 等. LED灯的光照对雨生红球藻细胞生长及虾青素积累的影响[J]. 海洋湖沼通报, 2014(2):45-50.
[29]	章真. 雨生红球藻异养细胞光诱导积累虾青素工艺的优化与放大[D]. 上海: 华东理工大学, 2016.
[30]	ABU-GHOSH S, FIXLER D, DUBINSKY Z, et al. Flashing light in microalgae biotechnology[J]. Bioresource technology, 2016, 203:357-363. doi: 10.1016/j.biortech.2015.12.057 URL
[31]	HAILINH T, KYUHAN L, HONG C H. Influence of light emitting diodes on the growth and astaxanthin production of Haematococcus pluvialis[J]. Journal of bio innovation, 2015, 4(3):92-101.
[32]	XI T, KIM D G, ROH S W, et al. Enhancement of astaxanthin prodution using Haematococcus pluvialis with novel LED wavelength shift strategy[J]. Applied microbiology and biotechnology, 2016, 100(14):6231-6238. doi: 10.1007/s00253-016-7301-6 URL
[33]	YEH K, CHANG J, CHEN W. Effect of light supply and carbon source on cell growth and cellular composition of a newly isolated microalga Chlorella vulgaris ESP-31[J]. Engineering in life sciences, 2010, 10(3):201-208. doi: 10.1002/elsc.v10:3 URL
[34]	CHEN C Y, YEH K I, AISYAH R, et al. Cultivation photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production: A critical review[J]. Bioresource technology, 2011, 102(1):71-81. doi: 10.1016/j.biortech.2010.06.159 URL
[35]	李永富, 孟范平, 李祥蕾, 等. 光照对光生物反应器中微藻高密度光自养培养的影响[J]. 中国生物工程杂志, 2013, 33(2):103-110.

日期	OD₆₈₀			干重/(mg/L)
日期	800 lx	1000 lx	1200 lx	800 lx	1000 lx	1200 lx
第1 d	0.043	0.043	0.045	40	40	40
第3 d	0.052	0.052	0.053	60	60	60
第5 d	0.057	0.059	0.060	60	70	70
第7 d	0.121	0.110	0.136	130	120	150
第9 d	0.223	0.249	0.307	190	210	260

日期	OD₆₈₀			干重/(mg/L)
日期	800 lx	1000 lx	1200 lx	800 lx	1000 lx	1200 lx
第1 d	0.043	0.043	0.045	40	40	40
第3 d	0.052	0.052	0.053	60	60	60
第5 d	0.057	0.059	0.060	60	70	70
第7 d	0.121	0.110	0.136	130	120	150
第9 d	0.223	0.249	0.307	190	210	260

光照强度/lx	平均生长速率/d		平均藻密度（×10⁴个/mL）
光照强度/lx	荧光	LED	荧光	LED
800	0.164	0.217	10.573	13.627
1000	0.177	0.222	10.996	14.520
1200	0.206	0.223	13.357	14.843

光照强度/lx	平均生长速率/d		平均藻密度（×10⁴个/mL）
光照强度/lx	荧光	LED	荧光	LED
800	0.164	0.217	10.573	13.627
1000	0.177	0.222	10.996	14.520
1200	0.206	0.223	13.357	14.843

日期	OD₆₈₀			干重/(mg/L)
日期	800 lx	1000 lx	1200 lx	800 lx	1000 lx	1200 lx
第1 d	0.045	0.046	0.046	40	40	40
第3 d	0.054	0.056	0.057	60	70	70
第5 d	0.055	0.059	0.059	60	70	70
第7 d	0.13	0.125	0.134	140	130	140
第9 d	0.32	0.356	0.358	270	300	300

荧光和LED光源对雨生红球藻生长的影响

Effects of Fluorescence and LED Light Sources on Growth of Haematococcus pluvialis

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 35

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

[1]	姜勇强, 吴瑶, 方中健, 叶广英, 惠俊爱, 周荣, 王再花. LED光质对铁皮石斛和金钗石斛组培苗生长及品质的影响[J]. 中国农学通报, 2025, 41(9): 65-72.
[2]	林士杰, 王梓默, 朱红波, 王聪慧, 勾天兵, 韩姣, 何怀江. 紫椴研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(31): 7-13.
[3]	张鑫, 郭志鸿, 柴娟, 马荣, 周锋, 王琼, 姚卓男. 兰州百合组培增殖系数与鳞茎膨大的关键影响因子研究[J]. 中国农学通报, 2025, 41(31): 41-46.
[4]	郭文龙, 王会青, 丁松爽, 邢卓冉, 刘峰, 邓呈, 唐杰, 时向东, 丁建冰. 光照强度对遮荫栽培茄衣烟叶的影响研究进展[J]. 中国农学通报, 2025, 41(10): 38-44.
[5]	陈丽丽, 吕平, 吕少杰, 房明志, 李斌, 胡跃高, 薛绪掌, 康文艺. 不同波长LEDs光源对苦荞芽菜生长、生物活性物积累及抗氧化活性的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(12): 45-52.
[6]	刘丹, 梁瑞萍, 李秀华, 王亮明, 白银凤. 一种马铃薯脱毒种苗无糖组织培养快繁方法[J]. 中国农学通报, 2023, 39(22): 11-15.
[7]	吴瑶, 王再花, 李杰, 刘海林, 段俊, 周荣, 叶广英. LED光质对2种石斛兰组培苗增殖、生根及生长的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(13): 64-69.
[8]	代绿叶, 张鑫, 滕英姿, 顾益银, 陈丽, 孔小平, 韩莹琰. LED光照强度对紫叶生菜幼苗的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(10): 24-30.
[9]	王贵平, 薛晓敏, 赵红强, 陈汝, 韩雪平, 王金政. ‘富士’苹果不套袋与套袋密度对树体光合特性的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(13): 54-59.
[10]	刘晓峰, 查道喜, 朱启法, 徐方正, 陈洋, 张广雨, 王学瑛, 薛琳, 许立峰, 张忠锋, 徐海清, 张洪博. 光照诱导太子参叶片黄化的机制[J]. 中国农学通报, 2022, 38(1): 68-74.
[11]	范七君, 陈传武, 刘萍, 牛英, 唐艳, 邓崇岭. 树冠覆膜对沙糖橘光合作用及果实品质的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(22): 57-62.
[12]	陈丽丽, 王浩瑛, 宫晓晨, 薛绪掌, 胡跃高. 马铃薯组培苗时期不同LED光源处理对温室移栽后植株生长和微型薯结薯的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(6): 11-18.
[13]	马玲, 黄灵丹, 王蓉, 马荣, 杨常新, 杨冬艳. 宁夏中部干旱带不同跨度双膜拱棚冬季温光环境测试分析[J]. 中国农学通报, 2020, 36(13): 124-130.
[14]	曹嘉芮,何忠俊,张勤涛,梁社往,莫健雷. 不同光强LED蓝光对滇重楼生长、光合特性及皂苷累积的影响[J]. 中国农学通报, 2019, 35(14): 77-81.
[15]	李晗,杨丹婷,孟佳美,王兴政,史雪妍,李啸云,姜丽丽. LED不同光质对菘蓝愈伤组织诱导及再生的影响[J]. 中国农学通报, 2018, 34(36): 65-69.