肌醇提高单针藻Monoraphidium sp.QLY-1在糖蜜废醪液中油脂积累的过程及机制

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ksxy008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
相比油料粮食作物、废弃油脂等第一、第二代生物柴油原料,广受关注的第三代生物质能源原料——微藻,具有生长周期短、油脂含量高、光合效率高、土地需求低等优点,并在能源转换和温室气体减排方面有着巨大的经济和环境效益。但是,微藻生物能源的工业化应用和市场发展仍受生产成本及对淡水资源需求等因素限制。针对该问题,使用废水作为廉价替代培养基培养微藻,减少淡水资源和营养物质投入,同时实现废水的三级处理是近年来研究的热点。但废水环境复杂多变,培养过程中会影响藻细胞活性和油脂的合成,最终造成油脂产量的降低。因此,提高微藻在废水中的细胞生长和油脂积累的能力,是提高油脂产量、降低生产成本的关键。在微藻培养过程中,添加植物生长调节剂是一种有效地促进微藻生长和油脂积累的方法。肌-肌醇(Myo-inositol,MI)是一种天然的六倍环己烷醇,是某些微生物的生长因子和真核生物的许多第二信使的结构成分,但其对微藻油脂合成的影响及其作用机制尚未明确。本论文以油脂的低成本和高产率生产为立足点,考察了MI对单针藻Monoraphidium sp.QLY-1在糖蜜废醪液中油脂产率及废水处理的影响,揭示了MI调控微藻油脂合成代谢的变化规律。其次,为进一步提高油脂产率,利用MI耦合盐胁迫策略,并探讨了乙烯(Ethylene,ET)对微藻在废水中油脂积累的作用机制,进一步研究微藻对MI的响应机制,以期实现微藻废水培养技术和植物生长调节剂调控的有机耦合,降低生产成本的同时提高油脂产量。具体研究结果如下:(1)以糖蜜废醪液(Molasses wastewater,MW)作为基础培养基,外源添加不同浓度的MI进行诱导。当培养基中MI浓度为0.50 g/L时,微藻的油脂含量和油脂产率达到58.07%和134.70 mg/L/d,分别是对照组(48.22%,99.94 mg/L/d)的1.20倍和1.35倍。同时,经过四天的培养,0.50 g/L MI作用下,微藻对MW中总磷(Total phosphorus,TP)的去除率达到了57.36%,较对照组提高了51.87%,总氮(Total nitrogen,TN)和化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)的去除率较于对照组也分别提高了20.02%和9.10%。此外,MI增强了微藻对MW中Mg、Mn、Mo、Cd等金属的吸收。结果表明,适宜浓度的MI可以促进MW中微藻的生长和油脂的积累,同时提高了微藻对MW中TN、TP、COD和金属离子的去除率。(2)外源添加MI显著促进了藻细胞内油脂积累,而降低了碳水化合物和蛋白质含量,同时上调了油脂合成相关酶基因(acc D、GPAT、DGAT1)的表达水平。此外,MI提高了藻细胞内植物激素ET、脱落酸(Abscisic acid,ABA)水平和抗氧化剂谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量,降低了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)水平。结果表明,外源MI可能通过参与调控碳代谢流、氧化应激反应及多种信号分子转导进而促进单针藻QLY-1在废水中油脂的合成。(3)盐胁迫是一种简单、有效地促进微藻中油脂积累的方法。本研究继续以MW为基础培养基,在10 g/L Na Cl条件下添加0.50 g/L MI,微藻油脂产率达到了146.42 mg/L/d,分别是单独盐胁迫条件下(122.75 mg/L/d)和纯废水下(105.65 mg/L/d)的1.19倍和1.39倍;同时MI显著提高了微藻内源ET水平,并诱导了藻细胞自噬(Autophagy)活动。通过药理学实验发现,MI联合盐胁迫下,外源添加ET供体2-氯乙基磷酸(2-chloroethyl phosphoric acid,CEPA),可进一步提高微藻在废水中的油脂产率和自噬作用;同时上调油脂合成相关基因的表达并激活抗氧化系统,缓解由高盐引起的氧化损伤;此外,当外源添加乙烯受体抑制剂1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)时,自噬被抑制,藻细胞内油脂下降。结果表明,盐胁迫下,MI可能通过介导ET调控抗氧化系统和自噬信号通路,提高盐胁迫下微藻的抗性并诱导微藻合成油脂。
其他文献
马铃薯是全球第四大商品粮作物,我国马铃薯种植面积和产量长期以来都稳居世界首位。云、贵、川、渝西南四省市马铃薯种植面积和鲜薯产量均约占全国总量的一半。但西南地区马铃薯机械化程度远落后于全国平均水平,其中总机收率仅为1.84%,与全国平均水平29.77%相差巨大,西南地区综合机械化率约为20.92%,仅为全国平均水平的一半。西南马铃薯种植区多分布于干旱少雨、土质黏重板结的丘陵和山地,是天然的马铃薯优势
分数阶微分方程作为一个数学模型,在描述某些复杂系统和自然界中的现象与过程等方面发挥的作用越来越大,尤其是关于系统的稳定性、可控性、解的性质等问题的研究.Ulam-Hyers稳定性定理因其确保了系统近似解的存在性而有效解决了部分复杂的非线性系统难以求出精确解的问题,因此,对Ulam-Hyers稳定性的研究具有一定的理论意义和应用价值.本文主要运用压缩映像原理以及不动点定理研究了两类非瞬时脉冲分数阶微
木瓣树(Xylopia vielana Pierre)属番荔枝科(Annonaceae)木瓣树属(Xylopia Linn)乔木,我国仅一种,分布于广西南部,多生于山地林中,为热带和亚热带地区特色植物种群。番荔枝科植物中化学成分种类丰富,活性多样,包括萜类及其聚合物、黄酮类及其聚合物、生物碱类及其聚合物,以及一些黄酮生物碱或者倍半萜杂合聚合物等,部分具有较好的抗炎、抗疟、抗菌、抗肿瘤等生物活性。为
目前,环境污染问题已经成为影响我国综合发展的主要问题之一,而随着科学技术的进步,传统冶金行业逐渐引进先进的科学技术和生产设备,这不仅提高了生产效率,而且在一定程度上降低了对环境的污染。近年来,废弃物资源化被认为是更有效的环保手段,不仅可以变废为宝,还可以减少污染物的排放量。其中,有企业就冶炼低浓度二氧化硫烟气为原料来生产硫酸铵,并将所得硫酸铵用在土壤、作物、纺织、皮革和医药等方面,这既有利于建设环
排序问题是在一定的约束条件下对工件和机器按时间进行分配和安排次序,使得某一个或某一些目标达到最优.顶点覆盖是满足覆盖图上所有边的顶点的集合.组合优化问题的组合这个概念最初由王振波和崔振华提出.Epstein等人对点集覆盖和平行机排序的组合问题给出了 2+ε近似算法,这一近似因子应该是到目前为止较好的近似可能了.经典排序问题是给定m台平行机,n个工件,寻找一种分配方案,使得把这n个工件分配到m台机器
随着人们生活水平的不断提高,对埋地天然气管道的安全运行提出了更高要求。而我国作为一个地形地貌丰富多样的国家,人口又众多,敷设在软地基上的天然气管道,地基对其承载能力弱,随着时间推移就会发生沉降现象,运行时间长了以后管道腐蚀难以避免。本文针对此问题研究了含腐蚀缺陷的埋地天然气管道沉降过程的应力分析,希望能得到一个更贴合实际的用于此种情况发生时评价管道剩余强度方法,对管道设计者、施工人员和运营管理者提
结核病是由结核分枝杆菌感染导致的一种古老的传染性疾病。结核病传播是全球性的公共卫生问题,中国是30个结核病高负担国家之一,而云南省位于我国西南地区,经济相对落后,医疗资源分布不均衡,属于结核病的高发省份。因此,对云南省结核患者,特别是耐药结核患者,进行早期诊断尤为必要,为后续的治疗提供用药依据、赢得治疗时间。目前临床上用于诊断结核病的技术是分别基于表型和基因型的检测方法,主要包括涂片显微镜检测、罗
学位
抗生素的大量生产和使用对环境造成了严重的危害,已经威胁到了人类的健康。因此,开发高性能吸附剂从废水中去除抗生素污染物至关重要。本文首先通过金属掺杂策略将Fe离子掺入ZIF-8中,得到Fe掺杂的ZIF-8(Fe-ZIF-8)。为评估Fe-ZIF-8对废水中抗生素污染物去除的可行性,本文系统地研究了Fe-ZIF-8对环丙沙星(CIP)的吸附性能,发现与原始ZIF-8相比,Fe-ZIF-8对CIP的吸附
钢渣是炼钢过程中排放的炉渣,具有活性低、游离碱土金属氧化物(CaO、MgO)含量高等特性,作为胶凝材料掺合料其利用率低,并且会造成体积安定性差等问题,难以在普通硅酸盐水泥、混凝土行业得到大规模利用。作为钢铁材料主要生产国,我国钢渣年排放量近1.5亿吨,而其利用率仅约为30%,大部分的钢渣仍以堆存或填埋处理,占用大量的耕地资源,造成严重环境污染,同时也是一种巨大的资源浪费。如何高效利用钢渣,克服游离