亚精胺增强小球藻抗逆性促进生长固定燃煤电厂烟气CO2研究

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微藻固定燃煤电厂烟气CO2对于缓解温室效应和发展低碳经济具有重要意义,但电厂烟气中CO2浓度约为10-15%、并且含有SO2和NO等微量杂质,在室外工业生产中经常存在高光强等逆境条件,对微藻生长固碳造成一定抑制。本文在燃煤电厂烟气逆境下利用亚精胺提高抗氧化酶活性减轻细胞氧化损伤,增强了小球藻抗逆性,促进其光合生长固碳。利用亚精胺(100-300μM)增强小球藻对燃煤电厂烟气15%浓度CO2和高光强(30000 lux)的抗逆性,显著促进小球藻生长固碳。小球藻生物质产量随亚精胺浓度增加先升后降,亚精胺浓度≤30μM时对小球藻生长影响较小,当亚精胺浓度为300μM时,小球藻细胞内的超氧化物歧化酶(SOD)活性从0.48 U/m L提高到5.33 U/m L,细胞光系统I和II的ATP合酶和转运酶的表达水平显著提高,从而增强了能量供应和电子传递减少了细胞氧化损伤。藻细胞分裂加速导致细胞直径从3.64μm减少到2.71μm,细胞分形维数从1.60减小到1.49。小球藻生长固碳的最终生物质产量从0.11 g/L(亚精胺0μM)提高到1.71 g/L(亚精胺300μM)。利用亚精胺增强了小球藻细胞抵抗燃煤烟气中SO2污染物造成的藻液酸化以及亚硫酸根氧化损伤。在高浓度SO2(192 mg/Nm3)条件下,添加含有氨基呈碱性的亚精胺有效缓解了藻液酸化,超氧化物歧化酶(SOD)活性从2.58 U/m L提高到18.14 U/m L,减轻细胞受到的氧化损伤及色素消解,显著增强了细胞抗逆性,提高细胞光合效率及色素合成。小球藻细胞分裂增强,细胞直径减小了25.95%,细胞壁厚增加了29.68%,生长固碳得到的生物质产量提高了11.6倍。利用亚精胺增强了小球藻抵抗燃煤烟气中NO污染物造成的亚硝酸根毒性促进了生长固碳。在高浓度NO(400 mg/Nm3)条件下小球藻生长受到抑制,添加亚精胺使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性分别提高了88.14%和96.01%,增强了细胞自由基清除能力及光合作用,使小球藻细胞的叶绿素a、b合成量分别提高了5.60%和28.67%,生长固碳得到的生物质产量提高了25.35%。
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