藻菌共培養(yǎng)對(duì)萊茵衣藻產(chǎn)氫的影響.pdf

1、萊茵衣藻(Chlamydmonsreinhardtii)因?yàn)槠錃浠富钚愿?、培養(yǎng)容易、生長(zhǎng)速度快、遺傳學(xué)背景清晰和轉(zhuǎn)化容易等原因被選為生物制氫研究的模式物種。在無(wú)氧條件下，萊茵衣藻(Chlamydomonasreinhardtii)中的氫酶(H2ase)能將光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的H+和e-或細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物分解產(chǎn)生的H+和e-合成H2，釋放到細(xì)胞外，是利用太陽(yáng)能生產(chǎn)氫氣的理想模式。而且，衣藻的H2ase活性高，被認(rèn)為是未來(lái)清潔能源可持續(xù)生產(chǎn)的

2、重要途徑之一。
　　 但是，衣藻的氫酶活性很容易受氧氣的抑制而失去活性，而氧氣又是光合作用的主要產(chǎn)物，這就導(dǎo)致了衣藻產(chǎn)氫效率低，很大程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用。目前降低衣藻細(xì)胞內(nèi)氧氣含量的方法主要是通過(guò)去除TAP培養(yǎng)基中硫元素，抑制光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的放氧活性，減少了光解水產(chǎn)生的氧氣來(lái)源，從而提高產(chǎn)氫量。但是該方法同時(shí)也抑制了光解水所產(chǎn)生的電子產(chǎn)量，最終仍然導(dǎo)致產(chǎn)氫效率低。因此，要提高衣藻的產(chǎn)氫效率就需要既降低細(xì)胞內(nèi)的氧濃度又要保

3、障電子的供應(yīng)。
　　 本實(shí)驗(yàn)嘗試通過(guò)菌藻共培養(yǎng)的方法，來(lái)降低萊茵衣藻細(xì)胞內(nèi)的氧含量，從而提高氫化酶活性，進(jìn)而提高衣藻的產(chǎn)氫量。
　　 本論文的主要內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1.通過(guò)使用不同的培養(yǎng)基對(duì)與萊茵衣藻藻株849共棲的三株細(xì)菌進(jìn)行分離鑒定，16SrDNA系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析顯示這三株細(xì)菌L2、L3和L4分別為嗜麥芽寡食單胞菌屬(Stenotrophomonas)、微桿菌屬(Microbacterium)和惡臭假單胞

4、菌屬(Pseudomonassp)的細(xì)菌。將純化的萊茵衣藻藻株849和上述三株分離菌分別進(jìn)行共培養(yǎng)，結(jié)果表明，L2對(duì)萊茵衣藻849的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，L3和L4對(duì)萊茵衣藻849的生長(zhǎng)無(wú)顯著影響。在溫度為25℃和光照強(qiáng)度為60μmol/(m2·s)條件下，萊茵衣藻849濃度為12.5mg葉綠素/L、分離菌濃度為OD600為1時(shí)，萊茵衣藻849與細(xì)菌L2、L3和L4分別以80:1、200:1和80:1的體積比混合培養(yǎng)，產(chǎn)氫量達(dá)到最佳，分別是萊

5、茵衣藻849純培養(yǎng)時(shí)產(chǎn)氫量的4.0倍、2.9倍、4.1倍。對(duì)共培養(yǎng)體系內(nèi)氧氣含量的檢測(cè)表明呼吸耗氧的增加是藻菌共培養(yǎng)體系產(chǎn)氫量提高的主要原因。本結(jié)果為藻菌共培養(yǎng)提高衣藻產(chǎn)氫效率提供了一定的理論依據(jù)。
　　 2.通過(guò)將慢生大豆根瘤菌和萊茵衣藻野生藻848及轉(zhuǎn)基因藻lba分別在正常TAP和TAP-S中共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)根瘤菌能顯著提高衣藻產(chǎn)氫量。尤其是對(duì)于轉(zhuǎn)基因藻，與根瘤菌共培養(yǎng)后，不僅產(chǎn)氫量能提高14倍，而且生長(zhǎng)提高了26％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了