不同营养方式对普通小球藻生理特性和细胞超微结构的影响 曹月琴.pdf

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水生生物学报CHB 31）为实验材料，设置光合自养、混合营养和异养三种营养方式，分析其细胞干重浓
度和生化组分含量的变化，并采用透射电镜技术观察其细胞超微结构变化。结果显示，相比于光合自
养，采用混合营养和异养方式可显著促进普通小球藻的生长、油脂及糖类物质的合成，而抑制了蛋白
质的合成。而从微藻生物量生产和储能物质（油脂、糖类）合成角度考虑，混合营养方式更具有规模
化生产上的优势。透射电镜观测结果表明，营养方式的转变对普通小球藻细胞大小、细胞器结构和内
含物积累呈现出不同程度的影响。在混合营养和异养模式下，小球藻细胞会发生一定程度的质壁分离；
细胞核出现核膜模糊、染色质凝集的现象；叶绿体均完整，但其基粒片层的排列随淀粉粒和蛋白核的
大小而变；线粒体在培养后期出现轻微肿胀、内嵴溶解消失。与光合自养相比，混养和异养处理使藻
细胞中的淀粉粒和脂滴显著膨大并融合聚集。研究表明，通过控制葡萄糖和光照使小球藻处于混合营
养和异养生长模式，可导致其碳代谢、光合作用和呼吸作用发生变化，进而影响其生长、细胞超微结
构和胞内物质的合成，有利于藻细胞的高密度培养和油脂与碳水化合物等储能物质的生物合成。研究
为进一步认识微藻的混合营养和异养生长机理提供了细胞形态学证据，为采用混合营养和异养模式高
细胞密度、高目标物含量生产微藻生物质原料提供了理论依据。

关键词：普通小球藻；营养方式；混合营养；异养；生理特性；超微结构
中图分类号：Q935 文献标识码： A

微藻营养方式多样，可捕获光能并利用二氧化碳（CO2）作为碳源进行光合自养生长，
也能在外加有机碳源的情况下，进行异养或混合营养生长。在光合自养条件下由于光抑制
性很大程度上限制了微藻生物量的积累，导致藻细胞密度低，且在培养过程中易受细菌或
其他藻类污染，难以实现微藻的规模化、高密度培养[1]。异养和混合营养模式受培养环境
等条件的限制相对较小，能够达到较高的细胞密度和生产效率，可降低生产成本[2]。葡萄
糖是异养培养最常用的碳源，在黑暗条件下，葡萄糖主要通过磷酸戊糖途径代谢[3]。混合
营养可被概括为“两阶段”培养模式，即第一阶段补充足量的碳源进行异养，当碳源被消
耗到一定水平时，藻类通过光合作用同化 CO2，进行光合自养。研究表明，可在混养模式
下生长的藻种，其生长速率高于自养模式和异养模式的总和，且混养培养模式比异养模式
更有利于油脂积累，同时还可以获得微藻色素、多糖等多种高附加值产物。因此，混合营

收稿日期：2021-11-04；
基金项目: 国家重点研发计划（2019YFD1002402-03）；甘肃省教育厅产业支撑计划项目（2021CYZC-37）和甘肃省创新之
星项目（2021CXZX-286）资助 [Supported by the Na