目标传统化肥及农药的过量使用造成的面源污染极大限制了现代农业的绿色、高效、安全发展。寻找新型肥料的替代品及提高作物自身免疫及抗病等抗逆能力是解决上述发展瓶颈的有力措施之一。紫球藻是一类单细胞真核红藻,由于能大量合成并分泌胞外多糖而受到研究者的广泛关注。但紫球藻胞外多糖的生理活性尤其是在提高作物品质及抗逆性方面的研究较少。基于此,本文主要研究内容包括:（1）影响紫球藻生长、色素含量、胞间多糖及可溶性多糖的培养条件优化,以获得高量生物质和紫球藻多糖产量;（2）采用高通量测序技术解析不同氮源及不同培养过程中藻际微生物群落变化特征,并筛选鉴定能促进微藻增长的有益菌群;（3）对来源于藻际的有益促生菌株进分离鉴定,并应用有益菌与紫球藻构建基于藻菌共生的优化共培体系,进一步提高紫球藻生物量及多糖产量;（4）基于紫球藻和小球藻可溶性多糖以及藻液制备农用生物刺激剂。系统探讨藻源生物刺激剂对番茄和草莓植株生长、生理代谢及耐盐性的效应及作用机制。方法1.提高紫球藻生物量和胞外可溶性多糖产量的培养条件优化。通过单因素试验研究pH、温度、光照、不同氮源、碳源、磷源及其浓度对紫球藻生长及胞外可溶性多糖产量的影响。2.通过宏基因组学分析揭示不同营养盐培养条件下紫球藻藻际微生物群落的动态变化。研究不同形式氮源和不同培养时间的紫球藻藻际微生物群落变化特征。3.从紫球藻藻际微生物中分离鉴定一株促生有益菌（Pseudoalteromonas sp,）,将其与紫球藻按不同比例起始接种量构建藻菌共培养体系,以探讨不同藻菌起始接种比例对后续培养过程中紫球藻生长、光合作用及营养组成的影响及作用机制。4.紫球藻和小球藻多糖及藻液对盐胁迫条件下番茄生长和代谢的影响。建立100 m M NaCl模拟植物盐胁迫条件,研究紫球藻胞外可溶性多糖、小球藻多糖、紫球藻及藻液分别对番茄植株生长和抗氧化系统等生理代谢的影响及作用机制,包括叶面积指数、叶绿素含量、丙二醛（MDA）、脯氨酸、总酚、抗坏血酸（As A）、蛋白质含量及几种抗氧化酶的活性。5.紫球藻多糖及藻液对盐胁迫条件下草莓生长和代谢的影响。通过利用100 m M NaCl模拟盐胁迫条件,研究紫球藻胞外可溶性多糖和紫球藻藻液分别对草莓植株生长和抗氧化系统等的影响及作用机制,包括叶绿素含量、丙二醛（MDA）、脯氨酸、总酚、抗坏血酸（As A）、蛋白质含量及几种抗氧化酶的活性。主要研究结果:1.提高紫球藻生物量和胞外可溶性多糖产量的培养条件优化。对pH、温度、光照、不同种类及浓度的碳、氮、磷等进行了优化。结果表明,最佳的生物量培养条件为:在pH 7.5、25℃温度和蓝光。KNO3和Na HCO3分别用作N和C源培养的藻细胞生物量最大（2.85 dry-wt g/L）和（2.87 dry-wt g/L）。硝酸盐KNO3和磷酸盐KH2PO4浓度为（0.8-1 g/L和0.8-1 ml/L）亦可导致较高的藻细胞生物量（2.73 dry-wt g/L）和（2.78 dry-wt g/L）。此外,在培养基中添加1克/升的KNO3和KH2PO4可获得最大含量的叶绿素a（3.01μg/ml）和类胡萝卜素（1.9μg/ml）以及可溶性胞外多糖（2.89μg/L）。然而,0.8克/升KNO3和KH2PO4则有利于细胞壁多糖的高积累（4.06μg/L-4.26μg/L）。这些数据表明,优化培养条件可显著促进藻细胞生长和多糖积累。2.宏基因组学分析揭示了不同营养盐培养条件下紫球藻藻际微生物群落的动态变化。藻际微生物群落变化与培养条件及培养时间密切相关。尽管以硝氮（KNO3）作为氮源可获得最大的紫球藻生物量及多糖积累含量,但是,以氨氮（NH4Cl）作为氮源、培养16天时,紫球藻藻际微生物种群α-多样性指数最高。检测到的主要的微生物类群包括Oxyphotobacteria,Bacteroidia,Alphaproteobacteria,Chloroplast,Cytophagales和Phycisphaerales,占到总菌群丰度的78%。这些菌群丰度的变化与紫球藻培养时间相关。在门水平上,变形杆菌门（Proteobacteria）、贝氏门（Becteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）是主要微生物菌群,在这些菌群检测到的OTUs（operational taxonomic units）数量占到总菌群的65%。在属水平上,拟杆菌属（Bacteroides）和Algorisphages为主要微生物类群,所监测到的OTUs占到总菌群的20%。维恩图显示,当氨氮作为氮源、培养16天时,紫球藻藻际微生物的所检测到的OTUs数达到最大（3566个）,再次证明此时紫球藻藻际微生物菌群多样性最高。3.成功地从P.purpureum藻际分离到一株能促进微藻生长的有益细菌Pseudoalteromonas sp.。应用该菌株与紫球藻配制不同比例的藻菌起始培养液,进行共培养以建立能显著提高紫球藻生物量和多糖产量的共培养培养体系。对不同比例藻菌起始培养体系所培养的藻细胞生长和生理生化代谢的检测显示,起始接种藻菌比例为1:20的共培养体系能有效促进紫球藻的生长及光合作用。此体系培养26天时,藻细胞生物量达到2.13 g/L,叶绿素a和类胡萝卜素含量分别达到2.04μg/m L和1.41μg/m L。与此同时,PE、PC和AP产量分别达到1.1%dry-wt、0.56%dry-wt和0.53%dry-wt。总脂、蛋白及多糖含量分别达到0.86 g/L、1.17g/L和2.16 g/L。然而,起始接种藻菌比为1:10的共培体系则显著促进紫球藻胞间多糖和可溶性分泌多糖高量积累。共培养26天时,胞间多糖和可溶性分泌多糖积累量分别达到4.03μg/L,和2.55μg/L。4.制备紫球藻和小球藻多糖及藻液以用作生物刺激剂。不同剂量(40 mg.L-1和60 mg.L-1)的微藻多糖溶液及藻液施用于水培番茄植株。与生长于盐胁迫条件下、未施用藻源生物刺激素的番茄植株相比,生长于盐胁迫条件下、且施用生物刺激素的番茄植株的生长良好和果实品质优异。藻源生物刺激剂能促进盐胁迫条件下番茄植株生长,可使30天幼苗的株高、茎长、根长、每株干重和叶面积指数（LAI）以及土壤作物仪器分析（SPAD）值分别达到48.33 cm、18.93 cm、4.28 cm、4.38 g、1.32 m2m-2和47.01（SPAD）。这些生物刺激剂还能有效缓解盐胁迫对番茄生长的抑制作用,降低番茄植株中丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）的含量,增加了脯氨酸、酚类、抗坏血酸、蛋白质及叶绿素含量。40 mg.L-1藻多糖或60 mg.L-1藻液处理效果最佳。这表明藻多糖或藻液可通过提高盐胁迫下番茄体内抗氧化物质含量及积累渗透调节物质,有效清除过量的H2O2,进而缓解氧化损伤,提高了番茄抗盐胁迫的能力。5.紫球藻多糖及藻液用作生物刺激剂对草莓生长和耐盐性的效应。盐胁迫（5 g/L NaCL）显著抑制草莓植株生长,造成较严重的生理伤害。紫球藻多糖和藻液处理均能有效缓解盐胁迫引起的植物损伤。与对番茄处理效果相似,这些生物刺激剂处理亦能显著激活草莓植株体内抗氧化系统酶活性及促进抗氧化物质积累,同时降低丙二醛和过氧化氢的含量。40 mg.L-1紫球藻多糖或60 mg.L-1紫球藻藻液处理均可获得最佳效果。主要结论:1.提高紫球藻生物量的优化培养条件为pH 7.5、蓝光、25℃、以及KNO3和Na HCO3分别作为氮源、碳源。在KNO3（0.8-1 g/L）和KH2PO4（0.8-1 ml/L）分别作为氮源和磷源的优化培养条件下可获得最高产量的紫球藻多糖。2.紫球藻藻际微生物群落变化与氮源形式和培养时间密切相关。铵态氮为氮源培养16天,紫球藻藻际微生物菌群多样性最高。Oxyphotobacteria,Bacteroidia,Chloroplast和Cytophagales等菌群显著影响紫球藻生长及多糖的产量。从紫球藻藻际分离到一株促生有益菌（Pseudoalteromonas sp）,可用于构建高效的藻菌共培体系以提高紫球藻生长和多糖富集。3.起始接种比例不同的藻菌共培体系所生产的紫球藻生物量和多糖产量差异较大。起始接种藻菌比为1;20的共培养显著促进紫球藻的生长、光合效率、油脂和藻红蛋白的积累。然而,起始接种藻菌比为1;10的共培养则显著提高紫球藻多糖产量。这为进一步提高紫球藻生物量及商业化生产多糖提供了新的思路。4.紫球藻和小球藻的多糖及藻液可制备成优异的农用生物刺激剂。这些藻源生物刺激剂能显著促进番茄植株生长和改善品质,也能激活番茄植株内源抗氧化酶系和有效缓解盐胁迫下番茄的生理损伤,进提高番茄植株耐盐性。这为下一步藻源生物刺激剂的制备和应用提供了科学支撑。5.与对番茄植株效果相似,外源施用紫球藻多糖或藻液能促进草莓幼苗生长和改善果实品质,以及通过上调抗氧化酶系活性和渗透调节物质的富集进而提高草莓植株耐盐性。这亦为高效藻源生物刺激剂的研发和应用奠定了科学基础。综上所述,本文建立了提高紫球藻生物量及胞外可溶性多糖积累量的最佳培养条件。探讨了紫球藻藻际微生物群落结构以及菌群多样变化与不同氮源和培养时间的关系,以及对紫球藻生物量及胞外可溶性多糖含量的影响。从藻际分离到一株促生有益菌Pseudoalteromonas sp。应用该细菌与紫球藻构建高效藻菌共培体系,进一步提高紫球藻生物量和多糖产量。紫球藻和小球藻以及藻液可制备优异的农用生物刺激剂。以番茄和草莓为目标作物,揭示了紫球藻和小球藻多糖促进植物生长、改善品质的效应。特别是藻源生物刺激剂可显著提高植物的耐盐性。本研究为下一步开发制备和绿色应用新型、高效藻源生物刺激剂奠定了基础。