高CO2濃度對(duì)萊茵衣藻在豬糞廢水中的生長(zhǎng)及光合生理響應(yīng)的研究.pdf

1、微藻能夠以CO2為碳源進(jìn)行光合作用，同時(shí)能轉(zhuǎn)化廢水中的有機(jī)化合物為生物質(zhì)。這種將污水資源化再利用和 CO2固定耦合起來(lái)生產(chǎn)微藻生物質(zhì)的方式，有望成為可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式。本論文以一株萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii CC-125）作為研究對(duì)象，建立了初級(jí)豬糞廢水處理耦合碳捕集的微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，探討了在豬糞廢水中生長(zhǎng)的C.reinhardtii對(duì)高濃度CO2的光合生理響應(yīng)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴為

2、了考察C.reinhardtii對(duì) CO2的耐受性，在 TAP培養(yǎng)基中自養(yǎng)培養(yǎng)C.reinhardtii，分別通入體積比（v/v）為5％、10%、15%、20%的CO2空氣混合氣體以通入空氣作為對(duì)照組，發(fā)現(xiàn)C.reinhardtii能夠耐受15%CO2空氣混合氣體，并能在通入5%-15%CO2空氣混合氣體的培養(yǎng)基中快速生長(zhǎng)，同時(shí)向培養(yǎng)液內(nèi)通入CO2混合氣體是生長(zhǎng)過(guò)程中調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH的一個(gè)有效方式。⑵通入5%、10%、15%的CO2空氣混

3、合氣體耦合處理初始 COD含量為1000mg/L的初級(jí)豬糞廢水培養(yǎng)C. reinhardtii。結(jié)果表明，C.reinhardtii在通入5%~15%的CO2空氣混合氣體的豬糞廢水中生長(zhǎng)良好，與TAP培養(yǎng)基中的培養(yǎng)情況相比，高濃度CO2的通入更加顯著地促進(jìn)了C.reinhardtii在豬糞廢水中的生長(zhǎng)。通入5%、10%、15%的CO2空氣混合氣體的實(shí)驗(yàn)組的生物量分別是對(duì)照組的1.76倍，1.66倍和1.53倍。高濃度CO2氣體的通入顯著

4、提高了豬糞廢水中有機(jī)物的去除，其中總磷和氨氮的去除效果尤為明顯，去除率分別高達(dá)96.3%和94.8%，同時(shí)，也有效地提高了總氮的利用效率。⑶采用液相氧電極測(cè)定C.reinhardtii在對(duì)數(shù)期的光合速率和呼吸速率，并測(cè)定了葉綠素的含量。比較在TAP培養(yǎng)基中和初級(jí)豬糞廢水中培養(yǎng)的C.reinhardtii的光合響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)通入高濃度CO2后，在豬糞廢水中培養(yǎng)的C.reinhardtii的葉綠素含量、光合速率和呼吸速率都顯著高于空氣對(duì)照組，但

5、在 TAP培養(yǎng)基中光合速率和呼吸速率的升高并不明顯。以脈沖調(diào)制式熒光儀測(cè)定C.reinhardtii在對(duì)數(shù)期的最大光合量子產(chǎn)量(Fv/Fm)，在初級(jí)豬糞廢水中，高濃度CO2的通入使得C.reinhardtii的Fv/Fm值在生長(zhǎng)期間一直穩(wěn)定在0.67-0.8之間，維持了 C.reinhardtii光合作用的效率，保證了C.reinhardtii的正常生長(zhǎng)。⑷為了進(jìn)一步了解 C.reinhardtii在豬糞廢水中如何響應(yīng)環(huán)境 CO2升高，

6、利用熒光定量PCR檢測(cè)了通入高濃度CO2對(duì)C.reinhardtii的CO2濃縮機(jī)制(CCM)相關(guān)基因CAH1、HLA3、LCIA和RBCL表達(dá)的影響。發(fā)現(xiàn)與空氣對(duì)照組相比，豬糞廢水中培養(yǎng)的C.reinhardtii在高濃度CO2通入的條件下，CAH1、HLA3和LCIA的表達(dá)量明顯下調(diào)，但編碼二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(RubisCO)的RBCL的表達(dá)量保持穩(wěn)定。說(shuō)明生長(zhǎng)在豬糞廢水中的C.reinhardtii可以通過(guò)改變CCM適應(yīng)高