山西农业大学学报(自然科学版)

Journal of Shanxi Agricultural University(Nature Science Edition)

专栏:微藻生物技术

  • 栅藻贴壁培养供氮策略研究

    季春丽;刘天中;李润植;

    [目的]贴壁培养是微藻培养的一种新方法,具有克服传统液体悬浮培养方式耗水量大、收获困难、能耗高等优势。当该方法用于培养富油微藻时,一个亟待回答的问题是如何调控氮元素供给以获得高产油率。本文旨在研究氮元素对微藻贴壁培养时生长和油脂积累的影响以及优化氮营养的供给。[方法]以栅藻(Scenedesmus obliquus)为目标藻种进行贴壁培养,设定不同氮浓度和总氮量处理,检测不同氮供给方式对栅藻生长和油脂积累的影响。[结果]在贴壁培养条件下,恒定氮浓度为1.76mmol·L~(-1)时,栅藻总脂和TAG产率分别高达3.80和2.01g·m~(-2)·d~(-1)。总氮量为1.76mmol时,可使得160cm~2的栅藻总脂和TAG产率达到最大值。[结论]栅藻贴壁培养优化供氮策略为60L氮浓度为1.76mmol·L~(-1)的BG-11培养基可使得1m~2接种量为10g·m~(-2)的栅藻的总脂和TAG产率达到最佳值。

    2018年10期 v.38 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 535K]
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  • 一株优异螺旋藻的分离及其优化培养

    赵熙宁;岳敏;安茜;宋亚楠;季春丽;崔红利;李润植;

    [目的]规模化养殖螺旋藻(Spirulina sp.)联产营养均衡食品、功能保健品和药品已日益发展为一种工农融合的新型产业。培育高产高效优质藻种始终是螺旋藻产业发展的主攻领域。[方法]从规模化螺旋藻养藻池水体分离纯化到一株优异的螺旋藻变异株Sp-SX07。生物量和藻蓝蛋白含量等测定显示,该藻株生物量大、生长速度快、藻蓝蛋白含量丰富。通过对不同光质、光照强度、pH值、温度等培养条件下该藻株生产特性的测试,建立了该藻株优化培养的主要参数。[结果]在LED暖白光(光暗比12h/12h)、光照强度4 000lx、温度25~30℃、起始pH 8.5~9.5之间生长良好,连续培养12d平均日生长量为0.87g·L~(-1),比出发株Sp-SX02高45%。藻蓝蛋白含量达藻粉干重23.69%,比出发株高42%左右。[结论]优异螺旋藻藻株Sp-SX07的鉴定及优化培养参数的建立为该优异藻株商业化生产及富含藻蓝蛋白的功能食品研发提供了科学依据。

    2018年10期 v.38 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 303K]
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  • 杜氏盐藻LYCB基因克隆及在盐胁迫下的表达分析

    安茜;周雅莉;宋亚楠;岳敏;赵熙宁;王计平;李润植;

    [目的]为探究杜氏盐藻(Dunaliella Salina)富集β-胡萝卜素的分子机理。[方法]本文选用从运城盐湖分离的杜氏盐藻株系Ds-YC011为试材,克隆编码番茄红素-β-环化酶(lycopene b-cyclase,LYCB)的基因(DsLYCB)并分析其功能。[结果]DsLYCB基因cDNA全长1 910bp,开放阅读框(ORF)长1 769bp,编码584个氨基酸。生物信息学分析显示,DsLYCB为不稳定亲水性蛋白,无跨膜结构,定位于叶绿体。蛋白二级结构中α-螺旋结构占39.9%,杜氏盐藻DsLYCB蛋白与雨生红球藻亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,在高盐(3mol·L~(-1))胁迫下,DsLYCB基因表达量显著上升,胁迫4h时表达量达峰值,为正常对照(1.5mol·L~(-1))条件下的2倍。高盐(3mol·L~(-1))胁迫下,DsLYCB基因上调表达模式与藻细胞类β-胡萝卜素积累增加相一致,预示着DsLYCB在杜氏盐藻类β-胡萝卜素合成积累中起重要作用。[结论]这为解析微藻类胡萝卜素合成调控机制及遗传修饰提供了科学依据。

    2018年10期 v.38 18-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K]
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  • 基于强碱诱导的埃氏小球藻电解絮凝技术体系的建立

    杭伟;张宏江;马浩天;赵奎;季春丽;薛金爱;李润植;

    [目的]规模化养殖微藻,既能耦合废水净化和CO2减排,又能联产生物质能源、食品、医药、饲料等高附加值产品。然而,从含水率超过99%的培养液中有效收集微米级藻体,即微藻生物质采收成本过高是制约微藻产业化的瓶颈之一。[方法]本文以埃氏小球藻(Chlorella emersonii)株系Ce-SXC3为试材,整合应用强碱和电解絮凝,以建立高效低成本的微藻采收技术体系。[结果]在pH为11的强碱诱导条件下,能耗和成本显著低于常规的化学絮凝和电解絮凝,且操作简捷。本研究为建立在极板宽度2cm、极板间距2cm、电压15V、搅拌速率200r·min-1、搅拌时间2min、藻液OD值2~2.5的电解处理后,埃氏小球藻絮凝采收率达95%以上。[结论]此工艺操作简便,成本较低,为规模化微藻生物质高效采收工艺提供了新的技术支持。

    2018年10期 v.38 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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  • 响应面法优化紫球藻原生质体的制备

    蒲洋;丁涓;彭炜航;孙静;王艳华;

    [目的]优化紫球藻细胞原生质体制备条件。[方法]利用Box-Benhnken的中心组合实验设计,进行三因素三水平的实验设计。[结果]得到二次回归方程:Y=55.10+5.19X1-0.075X_2+1.76X_3-0.85X_1X_2-3.13X_1X_3-4.20X_2X_3-9.09X_1~2-6.66X_2~2-7.49X_3~2,确定了混合酶浓度(X1)、纤维素酶和果胶酶的比例(X2)和pH(X3)三因素对紫球藻原生质体制备率(Y)的组合效应,得到了混合酶浓度2.2%、纤维素酶与果胶酶体积比2∶3、pH 7、渗透压稳定剂为0.2mol·L-1 KCl、30℃下轻微振荡、酶解6h的最优制备条件,在此条件下得到68.5%的原生质体制备率。[结论]本研究提高了紫球藻原生质体的制备率,能够满足后续基因工程和遗传育种研究的需要。

    2018年10期 v.38 31-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
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  • 蛋白核小球藻超声波破壁方法的优化

    岳敏;赵熙宁;宋亚楠;安茜;薛金爱;季春丽;崔红利;李润植;

    [目的]蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长快、光合作用强、富含蛋白质和油脂等化合物,可广泛应用于食品、医药和生物能源等行业。建立简易、安全和高效的藻细胞破壁技术是蛋白核小球藻等微藻高值天然化合物萃取及其商业化生产的关键环节之一。[方法]本文以蛋白核小球藻为试材,以细胞破碎率和油脂得率为指标,对超声波破壁法的条件(藻液体积、藻细胞含水量等)和参数(功率、时间、温度等)进行系统优化。[结果]结果表明,超声波破壁最佳条件和参数为:室温25℃,湿藻液pH5,藻细胞含水量20%~50%,超声波输出功率250 W,处理时间为15min,和处理量每次120mL。依此条件和参数进行处理,蛋白核小球藻破壁率达94.8%,油脂萃取率达40.1%。[结论]这一优化的超声波破壁方法简便高效、成本低,对后续产品加工无负影响,为建立蛋白核小球藻高值天然产物的规模化生产工艺提供了科学依据。

    2018年10期 v.38 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 216K]
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  • 埃氏小球藻去鸡场废水氮磷效果及总脂积累的研究

    马浩天;张宏江;杭伟;崔红利;李润植;

    [目的]规模化畜禽养殖已造成严重的废水污染,本研究拟建立微藻净化畜禽废水技术体系,以期有效脱氮除磷和同时获得大量高脂含量的微藻生物质。[方法]通过检测一养鸡场废水中氮磷等污染成分,并以其为研究对象,选用埃氏小球藻(Chlorella emersonii)为试材,系统分析该微藻在不同稀释倍数的鸡场废水中的生长表型、脱氮除磷效率及油脂产率。[结果]在鸡场废水原液及2倍稀释液中,埃氏小球藻的生长均受到了显著抑制(P<0.05),除氮率和油脂产率均较低;在高稀释倍数(≥4倍)的废水中,微藻生长迅速,并且氮磷去除率高达80.3%和75.0%;藻细胞油脂含量随废水稀释倍数的增加而增加,最高达34.6%。[结论]在鸡场废水原液和低倍稀释的废水中,埃氏小球藻生长受阻;在稀释4倍以上的废水中,藻细胞生长良好、脱氮除磷效率和油脂产率均较高。利用微藻处理鸡场废水,既可高效去污,又可获得富油的微藻生物质。这为后续建立基于微藻净化畜禽废水联产生物柴油等高值微藻产品的生产工艺奠定了技术基础。

    2018年10期 v.38 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 276K]
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作物遗传育种与栽培

  • 糜子抗白粉病基因(Mlo)编码蛋白的序列特征及表达分析

    石甜甜;何杰丽;秦明月;陈凌;王海岗;王瑞云;乔治军;

    [目的]探究糜子抗白粉病基因(Mlo)编码蛋白的序列特征及mRNA表达特性,以期为该基因的克隆提供基础数据。[方法]利用一系列生物信息学软件分析糜子Mlo蛋白理化特性,并采用室内接种和qRT-PCR技术检测在接种白粉菌后,糜子叶片Mlo基因mRNA表达量的变化。[结果]糜子中Mlo蛋白的化学式为C1856H3105N609O756S170,原子总数为6 496个,分子量为51 497.90Da;编码609个氨基酸,含有一个保守结构域(第1~348位氨基酸之间);该蛋白为分泌蛋白,具有信号肽,异亮氨酸为其核输出信号。7种植物Mlo蛋白序列进化树和多重序列比对结果表明糜子与黄瓜的序列一致性为100%,与3种葫芦科植物(西葫芦、苦瓜和南瓜)的一致性超过80%,与陆地棉的一致性为65%,与大豆的一致性为59%。实时定量PCR检测结果表明,在接菌处理后不同时间,糜子Mlo表达水平存在显著差异。随着接种天数增加,Mlo基因相对表达量呈现先增加后降低的趋势。6、9和12d时,mRNA含量与对照组呈极显著差异,9d时表达量最高,为对照的4.33倍,15d时mRNA含量与对照组差异不明显。[结论]糜子Mlo基因可以由接种白粉菌诱导表达。

    2018年10期 v.38 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K]
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  • 安徽省油料作物生产重心演变格局

    吴海中;胡刚;孟柱;

    [目的]安徽省各地油料种植在资源禀赋、政策及科技投入等方面存在差别,供需矛盾将成为未来油料业的困境,必须进一步研究油料作物演变格局,探索如何保障油料安全。[方法]运用GIS技术和重心理论,定量分析2004-2016年安徽省油料作物、花生、油菜籽及芝麻产量时空演化过程,研究重心轨迹空间演变规律。[结果]安徽省油料作物重心分布地域差异明显,产量重心分布规律为:花生纬度最高,芝麻次之,油菜籽纬度最低;(2)总体而言,油料作物生产重心相对稳定向南转移,年均移动速度为5.42km·a~(-1)。分种类来看,花生、芝麻生产重心向东南方向移动,油菜籽重心向西南方向运动;(3)在重心转移路径图上,某指标(如花生产量)重心移动距离大小能客观地指示该指标在移向地区相对增长的幅度值;(4)3种油料作物生产重心年均移动距离波动差异程度明显不同,由弱到强依次为花生、油菜籽、芝麻。[结论]分析了安徽省油料作物时空演化规律和演化机制,对提升安徽省油料作物产量提出了建议。

    2018年10期 v.38 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K]
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林学

  • 太湖东山野生植物资源调查与园林造景价值分析

    杨阳;唐晓岚;朱慧珺;吉倩妘;

    [目的]调查太湖东山野生植物资源,统计野外植物的园林造景价值信息。[方法]采用线路、重点样地和访问3种调查方法,调查太湖东山野生植物资源种类,进行植物的特征分析。[结果]通过实地调查与统计,该地区野生维管植物有115科、323属、503种。从这些植物中筛选出具有园林造景价值、造景潜力的植物223种。[结论]结合本地园林绿化应用现状,提出今后野生植物在城市园林建设中的4点建议。本研究旨在为植物资源保护与园林造景应用提供依据;加快野生植物资源开发应用的进度;为城市的植物景观营建工作提供科学依据。

    2018年10期 v.38 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 263K]
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  • 我国森林天然更新及人工促进天然更新的现状与展望

    程中倩;吴水荣;刘世荣;

    现阶段,我国森林更新仍以人工更新为主。受种源、生境异质性、地表枯落物、群落差异性、人为干扰等多方面影响,天然更新及人工促进天然更新在我国的推广并不普遍。本文综述了国内外天然更新研究现状,我国关于天然更新的政策、法规和林业相关工程,以及我国天然更新实施效果和未来发展方向。我国早期的天然更新是被动的、无主观意识的靠自然力的森林恢复,而现在的天然更新是全面甄别天然更新的环境条件、更新潜力、限制因素和更新目标之后,确定的科学的生态恢复对策。人工辅助天然更新的理念是宜封则封、宜造则造,充分利用自然力,遵循生态演替规律,利用演替驱动种,不改变自然演替方向,加速自然演替速度,以增加生物多样性、提高应对气候变化等环境胁迫的抵抗力,重建生态学系统功能,最终提高生态系统服务功能,是未来森林恢复的主要科学措施。本文结合经营措施、自然干扰等实例,进一步论证了天然更新在经济上可行、生态上有效、投入产出比高。

    2018年10期 v.38 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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  • 稿 约

    <正>1.《山西农业大学学报(自然科学版)》是山西农业大学主管主办的农业科学类综合性学术期刊。其办刊宗旨是:坚持唯物主义理论和实践相结合的原则,贯彻落实科学发展观,促进学术交流,推动科学技术向生产力转化,为我国农业现代化建设服务。本刊主要刊登农、林、牧等涉农学科及相关学科的基础性研究和应用研究成果,反映最新科研动态。以国内外科技工作者、高等院校师生为主要读者对象。2.文稿的著作权,除《著作权法》另有规定者外属于作者。文责自负。

    2018年10期 v.38 6页 [查看摘要][在线阅读][下载 28K]
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  • 山西农业大学功能微藻与生物技术研究团队

    <正>开发功能微藻及产业化技术,助力现代农业与健康中国李润植教授,山西省新兴产业领军人才崔红利博士季春丽博士团队定位:功能微藻与生物技术团队着眼于农业、能源和环境的战略需求及国际科技前沿,聚焦应用基础和关键技术研究,开创绿色、健康、高效现代农业发展新模式。研究领域包括特色微藻种质创新、分子遗传与基因编辑、代谢调控机制解析、规模化培养工艺优化、废弃资源综合利用及功能产品研发。

    2018年10期 v.38 77页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
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